KR102448407B1 - Cooling structure of bearing device - Google Patents
Cooling structure of bearing device Download PDFInfo
- Publication number
- KR102448407B1 KR102448407B1 KR1020197008868A KR20197008868A KR102448407B1 KR 102448407 B1 KR102448407 B1 KR 102448407B1 KR 1020197008868 A KR1020197008868 A KR 1020197008868A KR 20197008868 A KR20197008868 A KR 20197008868A KR 102448407 B1 KR102448407 B1 KR 102448407B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- fixed
- spacer
- rotation
- rotating
- concave portion
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C37/00—Cooling of bearings
- F16C37/007—Cooling of bearings of rolling bearings
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
- B23Q11/12—Arrangements for cooling or lubricating parts of the machine
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
- F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
- F16C19/04—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly
- F16C19/06—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly with a single row or balls
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
- F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
- F16C19/14—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load
- F16C19/16—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with a single row of balls
- F16C19/163—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with a single row of balls with angular contact
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
- F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
- F16C19/14—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load
- F16C19/18—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with two or more rows of balls
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
- F16C19/54—Systems consisting of a plurality of bearings with rolling friction
- F16C19/546—Systems with spaced apart rolling bearings including at least one angular contact bearing
- F16C19/547—Systems with spaced apart rolling bearings including at least one angular contact bearing with two angular contact rolling bearings
- F16C19/548—Systems with spaced apart rolling bearings including at least one angular contact bearing with two angular contact rolling bearings in O-arrangement
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
- F16C33/66—Special parts or details in view of lubrication
- F16C33/6637—Special parts or details in view of lubrication with liquid lubricant
- F16C33/6659—Details of supply of the liquid to the bearing, e.g. passages or nozzles
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
- F16C33/66—Special parts or details in view of lubrication
- F16C33/6637—Special parts or details in view of lubrication with liquid lubricant
- F16C33/6659—Details of supply of the liquid to the bearing, e.g. passages or nozzles
- F16C33/6662—Details of supply of the liquid to the bearing, e.g. passages or nozzles the liquid being carried by air or other gases, e.g. mist lubrication
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C37/00—Cooling of bearings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2322/00—Apparatus used in shaping articles
- F16C2322/39—General build up of machine tools, e.g. spindles, slides, actuators
Abstract
롤링 베어링(1)의 내외에 대향하는 고정측 궤도륜(2) 및 회전측 궤도륜(3)에 각각 이웃하여 고정측 스페이서(4) 및 회전측 스페이서(5)가 설치되고, 고정측 궤도륜(2) 및 고정측 스페이서(3)가 고정 부재(6)에 설치되고, 회전측 궤도륜(3) 및 회전측 스페이서(5)가 회전 부재(7)에 설치되는 베어링 장치(J)의 냉각 구조이다. 고정측 스페이서(4)에 있어서의 회전측 스페이서(5)에 대향하는 주위면에 환형의 고정측 오목부(13)가 형성되고, 또한 회전측 스페이서(5)에 있어서의 고정측 스페이서(4)에 대향하는 주위면에 있어서 고정측 오목부(13)에 대향하는 축 방향 위치에 환형의 회전측 오목부(14)가 형성된다. 고정측 오목부(13)의 바닥면에 개구되는 출구(15a)로부터 회전측 오목부(14)의 바닥면을 향하여 압축 공기(A)를 토출하는 노즐 구멍(15)이, 회전측 스페이서(5)의 회전 방향의 전방으로 경사져 형성된다.A stationary-side spacer 4 and a rotating-side spacer 5 are provided adjacent to the fixed-side raceway 2 and the rotating-side raceway 3, respectively, opposite to the inside and outside of the rolling bearing 1, and the fixed-side raceway ring (2) and the fixed-side spacer 3 are provided on the fixed member 6, and the rotating-side raceway wheel 3 and the rotating-side spacer 5 are provided on the rotating member 7 for cooling the bearing device J is the structure An annular fixed-side concave portion 13 is formed on a peripheral surface of the fixed-side spacer (4) opposite to the rotating-side spacer (5), and the fixed-side spacer (4) in the rotating-side spacer (5). An annular rotation-side recessed portion 14 is formed at a position in the axial direction opposite to the stationary-side recessed portion 13 on the peripheral surface opposite to . A nozzle hole 15 for discharging compressed air A from an outlet 15a opened in the bottom surface of the fixed-side concave portion 13 toward the bottom surface of the rotating-side concave portion 14 is provided with a rotation-side spacer 5 . ) is inclined forward in the direction of rotation.
Description
본 출원은, 2016년 9월 9일자 출원의 특허출원 제2016-176547호의 우선권을 주장하는 것이고, 이들의 전체를 참조에 의해 본원의 일부를 이루는 것으로서 인용한다.This application claims priority to Patent Application No. 2016-176547 filed on September 9, 2016, the entirety of which is incorporated herein by reference.
본 발명은 베어링 장치의 냉각 구조에 관한 것이고, 예를 들면, 공작 기계의 주축 및 주축에 포함되는 베어링의 냉각 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling structure of a bearing device, for example, a main shaft of a machine tool and a cooling structure of a bearing included in the main shaft.
공작 기계의 주축 장치에서는 가공 정밀도를 확보하기 위하여, 장치의 온도 상승은 작게 억제할 필요가 있다. 그러나 최근의 공작 기계에서는, 가공 능률을 향상시키기 위해 고속화의 경향이 있고, 주축을 지지하는 베어링으로부터의 발열도 고속화와 함께 커져 오고 있다. 또한, 장치 내부에 구동용 모터를 포함한 이른바 모터 빌트인 타입이 많아지고 있어, 장치의 발열 요인으로도 되고 있다.In the spindle device of a machine tool, in order to ensure processing precision, it is necessary to suppress the temperature rise of the apparatus small. However, in recent machine tools, there is a tendency to increase in speed in order to improve machining efficiency, and heat generation from bearings supporting the main shaft is also increasing along with the increase in speed. In addition, so-called motor built-in types including a driving motor are increasing in the device, which is also a factor of heat generation of the device.
발열에 의한 베어링의 온도 상승은 예압(豫壓)의 증가를 초래하는 결과로 되어, 주축의 고속화, 고정밀도화를 고려하면 극력 억제하고 싶다. 주축 장치의 온도 상승을 억제하는 방법으로서, 냉각용 압축 공기를 베어링에 보내고, 축과 베어링의 냉각을 하는 방법이 있다(예를 들면, 특허문헌 1, 특허문헌 2). 특허문헌 1, 특허문헌 2에서는, 2개의 베어링 사이의 공간에 냉풍을, 회전 방향으로 각도를 붙여서 분사하여 선회류로 함으로써, 축과 베어링의 냉각을 행하고 있다.The increase in the bearing temperature due to heat generation results in an increase in the preload, and should be suppressed as much as possible in consideration of the high speed and high precision of the main shaft. As a method of suppressing the temperature rise of a spindle device, there exists a method of sending compressed air for cooling to a bearing, and cooling a shaft and a bearing (for example,
공작 기계는, 주축으로의 이물질 침입을 방지하기 위한 공기 차단(air seal), 베어링 윤활용 에어 오일, 오일 미스트 등에 압축 공기가 사용된다. 이들 압축 공기는 압축기로 만들어진다. 통상, 1대의 공작 기계에 1기(機)의 압축기가 사용된다. 베어링, 축 등을 압축 공기로 냉각하는 경우, 이를 위한 냉각용 압축 공기도, 압축기로 발생시킨 압축 공기가 사용된다.In machine tools, compressed air is used for air seals for preventing foreign substances from entering the spindle, air oil for bearing lubrication, oil mist, and the like. These compressed air are made with a compressor. Usually, one compressor is used for one machine tool. When cooling a bearing, a shaft, etc. with compressed air, compressed air generated by a compressor is also used for cooling compressed air for this purpose.
특허문헌 1과 같은 압축 공기에 의한 냉각에서는, 압축 공기의 공급량을 많게 할수록 냉각 효과가 증가한다. 그러나, 압축 공기의 공급량을 많게 하기 위해서는, 보다 큰 용량을 가지는 압축기를 채용해야 하다. 이 때문에, 냉각 효과의 향상을 도모하면, 공작 기계의 대형화나 에너지 소비량의 증가를 초래한다.In cooling by compressed air like
특허문헌 2는, 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 제안이다. 즉, 도 12와 같이, 한 쌍의 롤링 베어링(101, 101) 사이에 외륜 스페이서(104) 및 내륜 스페이서(105)가 설치된 베어링 장치(J)에 있어서, 외륜 스페이서(104)의 내주면(內周面)에 환형의 오목부(113)를 형성하고, 외륜 스페이서(104)에 형성한 노즐 구멍(115)로부터, 냉각용 압축 공기(A)를 내륜 스페이서(105)의 외주면을 향하여 분사한다. 압축 공기(A)가 좁은 노즐 구멍(115)으로부터, 주로 오목부(113)로 이루어지는 넓은 공간(120)에 단숨에 토출되는 것에 의해, 압축 공기(A)가 단열 팽창하여, 압축 공기(A)의 온도가 하강하고, 또한 유속이 증가한다. 이 압축 공기(A)가 내륜 스페이서(105)에 분사되는 것에 의해, 내륜 스페이서(105) 및 롤링 베어링(101)이 효율적으로 냉각된다.
이와 같이, 특허문헌 2의 구성에 의하면, 냉각 효과가 향상되므로, 특허문헌 1과 같은 구성보다 적은 압축 공기로 베어링 등의 온도 상승을 억제하는 것이 가능해진다. 그러나, 더 적은 압축 공기로 베어링 등을 효율적으로 냉각시키는 것이 요망된다.Thus, according to the structure of
본 발명의 목적은, 적은 압축 공기라도 베어링 등을 효율적으로 냉각할 수 있고, 압축 공기의 사용량을 억제할 수 있는 베어링 장치의 냉각 구조를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a cooling structure for a bearing device capable of efficiently cooling a bearing or the like even with a small amount of compressed air and suppressing the amount of compressed air used.
본 발명의 베어링 장치의 냉각 구조는, 롤링 베어링의 내외에 대향하는 고정측 궤도륜(raceway ring) 및 회전측 궤도륜에 각각 이웃하여 고정측 스페이서 및 회전측 스페이서가 설치되고, 상기 고정측 궤도륜 및 상기 고정측 스페이서가, 고정 부재 및 회전 부재 중 고정 부재에 설치되고, 상기 회전측 궤도륜 및 상기 회전측 스페이서가, 상기 고정 부재 및 상기 회전 부재 중 회전 부재에 설치되는 베어링 장치의 냉각 구조로서, In the cooling structure of the bearing device of the present invention, a fixed-side spacer and a rotating-side spacer are provided adjacent to each of a fixed raceway ring and a rotating raceway ring facing inside and outside of a rolling bearing, the fixed-side raceway ring and the fixed-side spacer is provided on a fixed member of the fixed member and the rotating member, and the rotating-side raceway and the rotating-side spacer are provided on a rotating member of the fixed member and the rotating member. ,
상기 고정측 스페이서에 있어서의 상기 회전측 스페이서에 대향하는 주위면(circumferential surface)에 환형의 고정측 오목부가 형성되고, 또한 상기 회전측 스페이서에 있어서의 상기 고정측 스페이서에 대향하는 주위면에 있어서 상기 고정측 오목부에 대향하는 축 방향 위치에 환형의 회전측 오목부가 설치되고, 상기 고정측 오목부의 바닥면에 개구되는 출구로부터 상기 회전측 오목부의 바닥면을 향하여 압축 공기를 토출하는 노즐 구멍이, 상기 회전측 스페이서의 회전 방향의 전방으로 경사지게 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.An annular fixed-side recess is formed in a circumferential surface of the fixed-side spacer opposite to the rotating spacer, and in the rotating-side spacer, in the circumferential surface opposite to the fixed spacer, An annular rotation-side concave portion is provided at an axial position opposite to the fixed-side concave portion, and a nozzle hole for discharging compressed air from an outlet opened in the bottom surface of the fixed-side concave portion toward the bottom surface of the rotation-side concave portion; It is characterized in that it is inclined forward in the rotation direction of the rotation-side spacer.
예를 들면, 상기 고정측 궤도륜은 외륜이고, 상기 회전측 궤도륜은 내륜이다. 그 경우, 상기 고정 부재 및 회전 부재는 예를 들면, 각각 하우징 및 축이다.For example, the fixed-side raceway is an outer race, and the rotation-side raceway is an inner race. In that case, the fixing member and the rotating member are, for example, a housing and a shaft, respectively.
상기 구성에 의하면, 고정측 스페이서에 형성된 노즐 구멍으로부터, 냉각용 압축 공기가, 회전측 스페이서에 형성된 회전측 오목부의 바닥면을 향하여 토출된다. 압축 공기가 좁은 노즐 구멍으로부터 주로 고정측 오목부 및 회전측 오목부로 이루어지는 넓은 공간에 토출되는 것에 의해, 압축 공기가 단열 팽창한다. 이 단열 팽창에 의해, 압축 공기의 유속이 증가하고, 또한 온도가 하강한다. 그러므로, 회전측 스페이서가 효율적으로 냉각된다. 종래와 같이 고정측 스페이서에 오목부를 형성할 뿐만 아니라, 회전측 스페이서에도 오목부를 형성한 것에 의해, 종래의 구성에 비하여, 압축 공기가 토출되는 공간이 넓어지고 있다. 이에 의해, 압축 공기의 단열 팽창이 촉진되어, 압축 공기의 유속이 더 증가하고, 또한 온도가 저하되므로, 냉각 효과가 한층 더 향상된다.According to the above configuration, the compressed air for cooling is discharged from the nozzle hole formed in the fixed-side spacer toward the bottom surface of the rotating-side recess formed in the rotating-side spacer. Compressed air adiabatically expands when compressed air is discharged from the narrow nozzle hole to a wide space mainly composed of the stationary-side recessed portion and the rotating-side recessed portion. Due to this adiabatic expansion, the flow velocity of the compressed air increases and the temperature decreases. Therefore, the rotation-side spacer is efficiently cooled. By forming not only the recessed part in the fixed-side spacer as in the prior art, but also the recessed part in the rotation-side spacer, the space through which the compressed air is discharged is wider than in the conventional configuration. Thereby, the adiabatic expansion of compressed air is accelerated|stimulated, and since the flow velocity of compressed air further increases and temperature falls, a cooling effect improves further.
또한, 고정측 스페이서에 형성된 노즐 구멍은 회전측 스페이서의 회전 방향의 전방으로 경사져 있으므로, 노즐 구멍으로부터 토출된 압축 공기는, 회전측 스페이서의 주위면을 따라 선회하면서 축 방향으로 흘러 베어링 외부로 배출된다. 압축 공기가 선회하기 때문에, 축 방향으로 곧바로 흐르는 경우와 비교하여, 압축 공기가 회전측 스페이서의 주위면과 접하고 있는 시간이 길어, 회전측 스페이서를 한층 더 효율적으로 냉각시킬 수 있다.Further, since the nozzle hole formed in the fixed-side spacer is inclined forward in the rotational direction of the rotating-side spacer, the compressed air discharged from the nozzle hole flows in the axial direction while turning along the peripheral surface of the rotating-side spacer and discharged to the outside of the bearing . Since the compressed air rotates, the time during which the compressed air is in contact with the peripheral surface of the rotation-side spacer is longer compared to the case where the compressed air flows directly in the axial direction, and the rotation-side spacer can be cooled more efficiently.
이와 같이, 회전측 스페이서가 효율적으로 냉각됨으로써, 이 회전측 스페이서를 통하여 롤링 베어링의 회전측 궤도륜 및 회전축을 효과적으로 냉각시킬 수 있다. 그러므로, 압축 공기의 사용량을 억제할 수 있다.In this way, since the rotation-side spacer is efficiently cooled, the rotation-side raceway and the rotation shaft of the rolling bearing can be effectively cooled through the rotation-side spacer. Therefore, the usage-amount of compressed air can be suppressed.
본 발명에 있어서, 상기 회전측 오목부의 축 방향 길이가, 상기 노즐 구멍의 구멍 직경 2배 이상인 것이 바람직하다.In this invention, it is preferable that the axial length of the said rotation-side recessed part is twice the hole diameter of the said nozzle hole or more.
회전측 오목부의 축 방향 길이가 노즐 구멍의 구멍 직경 2배보다 작으면, 압축 공기가 회전측 오목부에 원활하게 유입되지 않고, 노즐 구멍으로부터 토출되는 압축 공기를 충분히 단열 팽창시킬 수 없다.If the axial length of the rotary-side recess is smaller than twice the hole diameter of the nozzle hole, compressed air does not smoothly flow into the rotary-side recess, and the compressed air discharged from the nozzle hole cannot be sufficiently adiabatic to expand.
본 발명에 있어서, 상기 회전측 오목부의 직경 방향 깊이가, 상기 회전측 스페이서의 직경 방향의 두께의 10% 내지 50%의 범위 내인 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable that the radial depth of the rotation-side concave portion is in the range of 10% to 50% of the radial thickness of the rotation-side spacer.
회전측 오목부의 직경 방향 깊이가 회전측 스페이서의 직경 방향의 두께의 10% 미만이면, 회전측 오목부의 용적이 작아, 압축 공기의 부피를 충분히 증가시킬 수 없다. 또한, 50%를 초과하면, 회전측 스페이서의 직경 방향의 두께가 지나치게 얇아져, 베어링을 축에 조립할 때나, 운전 중에 작용하는 축 하중(axial load)에 의해 회전측 스페이서의 손상이 생길 우려가 있다.If the radial depth of the rotation-side recessed portion is less than 10% of the radial thickness of the rotation-side spacer, the volume of the rotation-side recessed portion is small, and the volume of the compressed air cannot be sufficiently increased. In addition, when it exceeds 50%, the radial thickness of the rotating-side spacer becomes too thin, and there is a risk that the rotating-side spacer may be damaged due to an axial load applied when assembling the bearing to the shaft or during operation.
본 발명에 있어서, 상기 회전측 오목부의 바닥면에 크로스 홈형(cross groove) 또는 스트라이프 홈형(striped groove)의 오목부가 형성되어 있어도 된다. 또한, 상기 회전측 오목부의 바닥면에 복수의 원주 홈이 형성되어 있어도 된다. In the present invention, a cross-groove or striped-groove concave portion may be formed on the bottom surface of the rotation-side concave portion. In addition, a plurality of circumferential grooves may be formed on the bottom surface of the rotation-side recessed portion.
이들의 경우, 회전측 오목부의 바닥면이 요철면으로 되어 바닥면의 표면적이 커지므로, 회전측 스페이서와 압축 공기의 열교환이 효율적으로 행해지고, 냉각 효과가 더욱 높아진다.In these cases, the bottom surface of the concave portion on the rotation side becomes an uneven surface and the surface area of the bottom surface becomes large, so that heat exchange between the rotation side spacer and the compressed air is performed efficiently, and the cooling effect is further enhanced.
본 발명에 있어서, 상기 고정측 스페이서가, 상기 노즐 구멍이 형성된 고정측 스페이서 본체와, 상기 롤링 베어링에 윤활유를 공급하는 윤활유 구멍이 형성된 윤활유 구멍 형성 부재를 가지는 경우, 상기 고정측 스페이서 본체의 주위면이 상기 고정측 오목부의 상기 바닥면이고, 또한 상기 윤활유 구멍 형성 부재의 측면이 상기 고정측 오목부의 측벽면이면 된다.In the present invention, when the fixed-side spacer has a fixed-side spacer body in which the nozzle hole is formed, and a lubricant hole forming member in which a lubricant hole for supplying lubricant to the rolling bearing is formed, the peripheral surface of the fixed-side spacer body The bottom surface of the fixed-side concave portion may be the bottom surface, and the side surface of the lubricant hole forming member may be a side wall surface of the fixed-side concave portion.
이와 같이 고정측 스페이서 본체의 주위면과 윤활유 구멍 형성 부재의 측면으로 고정측 오목부를 구성하면, 고정측 스페이서 본체와 윤활유 구멍 형성 부재를 조합하는 것만으로 고정측 오목부가 형성되므로, 고정측 오목부의 가공이 불필요하다.When the fixed-side recessed portion is constituted by the peripheral surface of the fixed-side spacer body and the side surface of the lubricant hole forming member in this way, the fixed-side recessed portion is formed only by combining the fixed-side spacer body and the lubricant hole forming member. This is unnecessary.
청구의 범위 및/또는 명세서 및/또는 도면에 개시된 적어도 2개의 구성의 어떤 조합도 본 발명에 포함된다. 특히, 청구의 범위의 각 청구항의 2개 이상의 어떤 조합도 본 발명에 포함된다.Any combination of at least two configurations disclosed in the claims and/or specification and/or drawings is encompassed by the present invention. In particular, any combination of two or more of each of the claims is encompassed by the present invention.
본 발명은, 첨부한 도면을 참고로 한 이하의 호적한 실시형태의 설명으로부터 보다 명료하게 이해될 것이다. 그러나, 실시형태 및 도면은 단순한 도시 및 설명을 위한 것이며, 본 발명의 범위를 정하기 위해 이용되어서는 안 된다. 본 발명의 범위는 첨부한 청구의 범위에 의해 정해진다. 첨부 도면에 있어서, 복수의 도면에 있어서의 동일한 부품번호는, 동일 부분을 나타낸다.
[도 1] 본 발명의 제1 실시형태에 관한 베어링 장치의 냉각 구조를 구비한 공작 기계 주축 장치의 단면도이다.
[도 2] 본 발명의 제1 실시형태에 관한 베어링 장치의 냉각 구조의 주요부의 확대 단면도이다.
[도 3] 도 1의 III-III 단면도이다.
[도 4a] 압축 공기가 토출되는 공간의 넓이를 비교하기 위한 설명도이다.
[도 4b] 압축 공기가 토출되는 공간의 넓이를 비교하기 위한 다른 설명도이다.
[도 5] 본 발명의 제2 실시형태에 관한 베어링 장치의 냉각 구조의 주요부의 단면도이다.
[도 6] 본 발명의 제3 실시형태에 관한 베어링 장치의 냉각 구조의 주요부의 단면도이다.
[도 7] 본 발명의 제4 실시형태에 관한 베어링 장치의 냉각 구조의 주요부의 단면도이다.
[도 8] 본 발명의 제5 실시형태에 관한 베어링 장치의 냉각 구조의 주요부의 단면도이다.
[도 9] 비교예로서의 베어링 장치의 냉각 구조의 주요부의 단면도이다.
[도 10] 다른 비교예로서의 베어링 장치의 냉각 구조의 주요부의 단면도이다.
[도 11] 또 다른 비교예로서의 베어링 장치의 냉각 구조의 주요부의 단면도이다.
[도 12] 종래의 베어링 장치의 냉각 구조의 주요부의 단면도이다.The present invention will be more clearly understood from the following description of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments and drawings are for the purpose of simple illustration and description, and should not be used to delimit the scope of the present invention. The scope of the present invention is defined by the appended claims. In the accompanying drawings, the same part number in a plurality of drawings indicates the same part.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is sectional drawing of the machine tool spindle apparatus provided with the cooling structure of the bearing apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention.
[ Fig. 2] Fig. 2 is an enlarged cross-sectional view of an essential part of the cooling structure of the bearing device according to the first embodiment of the present invention.
[FIG. 3] It is a cross-sectional view III-III of FIG.
[FIG. 4A] It is explanatory drawing for comparing the area of the space through which compressed air is discharged.
[FIG. 4B] Another explanatory diagram for comparing the width of a space through which compressed air is discharged.
It is sectional drawing of the principal part of the cooling structure of the bearing apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention.
It is sectional drawing of the principal part of the cooling structure of the bearing apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention.
It is sectional drawing of the principal part of the cooling structure of the bearing apparatus which concerns on 4th Embodiment of this invention.
It is sectional drawing of the principal part of the cooling structure of the bearing apparatus which concerns on 5th Embodiment of this invention.
It is sectional drawing of the principal part of the cooling structure of the bearing apparatus as a comparative example.
It is sectional drawing of the principal part of the cooling structure of the bearing apparatus as another comparative example.
Fig. 11 is a cross-sectional view of an essential part of a cooling structure of a bearing device as another comparative example.
12] It is sectional drawing of the principal part of the cooling structure of the conventional bearing apparatus.
본 발명의 제1 실시형태에 관한 베어링 장치의 냉각 구조를 도 1 내지 도 4와 함께 설명한다.The cooling structure of the bearing apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention is demonstrated with FIGS.
도 1은, 상기 베어링 장치의 냉각 구조를 구비한 공작 기계 주축 장치의 단면도이다. 본 예에서는, 공작 기계의 주축 장치에 적용되고 있지만, 공작 기계의 주축 장치에만 한정되는 것은 아니다.1 : is sectional drawing of the machine tool spindle apparatus provided with the cooling structure of the said bearing apparatus. In this example, although it is applied to the spindle device of a machine tool, it is not limited only to the spindle device of a machine tool.
베어링 장치(J)는 축 방향으로 늘어서는 2개의 롤링 베어링(1, 1)을 포함하고, 각 롤링 베어링(1, 1)의 외륜(2, 2) 사이 및 내륜(3, 3) 사이에, 외륜 스페이서(4) 및 내륜 스페이서(5)가 각각 개재하고 있다. 외륜(2) 및 외륜 스페이서(4)가 하우징(6)에 설치되고, 내륜(3) 및 내륜 스페이서(5)가 주축(7)에 끼워맞추어져 있다. 롤링 베어링(1)은 앵귤러 볼 베어링이고, 외륜(2) 및 내륜(3)의 각 궤도면 사이에 복수의 전동체(8)가 개재하고 있다. 각 전동체(8)는, 유지기(9)에 의해 원주 방향에 있어서 등간격(等間隔)으로 유지된다. 2개의 롤링 베어링(1, 1)은 배면 조합으로 배치되어 있고, 외륜 스페이서(4)와 내륜 스페이서(5)의 폭 치수 차이에 의해, 각 롤링 베어링(1, 1)의 초기 예압(preload)을 설정하여 사용된다.The bearing device (J) comprises two rolling bearings (1, 1) arranged in an axial direction, between the outer rings (2, 2) and between the inner rings (3, 3) of each of the rolling bearings (1, 1); The
본 실시형태에서는, 롤링 베어링(1)은 내륜 회전으로 사용된다. 따라서, 외륜(2), 내륜(3)이 각각 「고정측 궤도륜」, 「회전측 궤도륜」으로도 불리고, 외륜 스페이서(4), 내륜 스페이서(5)가 각각 「고정측 스페이서」, 「회전측 스페이서」라고도 불린다. 또한, 주축(7)이 「회전 부재」라고도 불리고, 하우징(6)이 「고정 부재」라고도 불린다. 나중에 나타내는 다른 실시형태에 대해도 동일하다.In this embodiment, the rolling
외륜(2, 2) 및 외륜 스페이서(4)는, 예를 들면 하우징(6)에 대하여 헐거운 끼워맞춤(loose fit)으로 되고, 하우징(6)의 단부(stepped portion)(6a)와 단면 커버(end face cover)(40)에 의해 축 방향의 위치결정이 된다. 또한, 내륜(3, 3) 및 내륜 스페이서(5)는, 예를 들면 주축(7)에 대하여 억지 끼워맞춤(interference fit)으로 되고, 양측의 위치결정 스페이서(41, 42)에 의해 축 방향의 위치결정이 된다. 그리고, 도면 좌측의 위치결정 스페이서(42)는, 주축(7)에 나사장착시킨 너트(43)에 의해 고정된다.The
냉각 구조에 대하여 설명한다. The cooling structure will be described.
도 2에 나타낸 바와 같이, 외륜 스페이서(4)는, 고정측 스페이서 본체인 외륜 스페이서 본체(11)와, 이 외륜 스페이서 본체(11)와는 별도의 부재로 이루어지는 링형의 윤활유 구멍 형성 부재(12, 12)를 가진다. 외륜 스페이서 본체(11)는 단면 대략 T자 형상으로 형성되고, 이 외륜 스페이서 본체(11)의 축 방향 양측에 윤활유 구멍 형성 부재(12, 12)가 대칭 배치로 고정되어 있다. 도 2는 도 1의 부분 확대도이다. 다만, 도 1과 도 2에서 한 쪽의 롤링 베어링(1)의 절단면이 상이하다.As shown in Fig. 2, the
외륜 스페이서 본체(11)의 내경(內徑) 치수는 윤활유 구멍 형성 부재(12, 12)의 내경 치수보다 크다. 이에 의해, 외륜 스페이서(4)의 내주면에, 외륜 스페이서 본체(11)의 내주면과, 이 내주면에 계속되는 윤활유 구멍 형성 부재(12, 12)의 측면으로 구성되는 고정측 오목부(13)가 형성되어 있다. 외륜 스페이서 본체(11)의 내주면이 고정측 오목부(13)의 바닥면이고, 또한 윤활유 구멍 형성 부재(12, 12)의 측면이 고정측 오목부(13)의 측벽면이다. 이와 같이 외륜 스페이서 본체(11)의 내주면과 윤활유 구멍 형성 부재(12, 12)의 측면으로 고정측 오목부(13)를 구성하면, 외륜 스페이서 본체(11)와 윤활유 구멍 형성 부재(12, 12)를 조합하는 것만으로 고정측 오목부(13)가 형성되므로, 고정측 오목부(13)의 가공이 불필요하다.The inner diameter dimension of the outer
상기 고정측 오목부(13)는 단면 대략 직사각형의 환형 홈이다. 윤활유 구멍 형성 부재(12, 12)의 측면 내경 단부(12a, 12a)는, 내경 측으로 감에 따라서 양자의 간격이 넓어지도록 비스듬하게 절결(切缺)되어 있다. 외륜 스페이서(4)의 고정측 오목부(13) 이외의 내주면, 즉 윤활유 구멍 형성 부재(12, 12)의 내주면과, 내륜 스페이서(5)의 외주면은, 미소한 직경 방향 틈(δa)을 통하여 대향하고 있다.The fixed-side recessed
내륜 스페이서(5)의 외주면에는, 외륜 스페이서 본체(11)의 내주면과 대향하여 환형의 회전측 오목부(14)가 형성되어 있다. 이 회전측 오목부(14)는, 단면이 직사각형인 환형 홈이다. 회전측 오목부(14)의 축 방향 폭 Y는, 외륜 스페이서 본체(11)의 내주면과 같은 폭이다. 또한, 회전측 오목부(14)의 깊이 Z는, 내륜 스페이서(5)의 직경 방향의 두께 T의 10% 내지 50%의 범위 내로 되어 있다.An annular rotation-side recessed
상기 외륜 스페이서 본체(11)에는, 내륜 스페이서(5)의 회전측 오목부(14)의 바닥면을 향하여 냉각용 압축 공기(A)를 토출하는 노즐 구멍(15)이 형성되어 있다. 노즐 구멍(15)의 출구(15a)는, 외륜 스페이서(4)의 회전측 오목부(13)의 바닥면에 개구되어 있다. 이 예에서는, 복수 개(예를 들면, 3개)의 노즐 구멍(15)이 형성되어 있고, 원주 방향에 있어서 등간격으로 배치되어 있다.The outer
도 3에 나타낸 바와 같이, 각 노즐 구멍(15)은 내륜 스페이서(5)의 회전 방향의 전방으로 경사져 있다. 즉, 외륜 스페이서(4)의 축심(軸心)에 수직한 단면에 있어서의 임의의 반경 방향의 직선 L로부터, 이 직선 L과 직교하는 방향으로 오프셋한 위치에 있다. 노즐 구멍(15)을 오프셋시키는 이유는, 압축 공기(A)를 내륜 스페이서(5)의 회전 방향으로 선회류로서 작용시켜, 냉각 효과를 향상시키기 위해서이다. 그리고, 도 1, 도 2에서는, 외륜 스페이서(4)를 노즐 구멍(15)의 중심선을 통하는 단면으로 표시하고 있다.As shown in FIG. 3 , each
외륜 스페이서 본체(11)의 외주면에는, 베어링 외부로부터 각 노즐 구멍(15)에 압축 공기(A)를 도입하기 위한 도입 홈(16)이 형성되어 있다. 이 도입 홈(16)은, 외륜 스페이서(4)의 외주면에 있어서의 축 방향 중간부에 형성되고, 각 노즐 구멍(15)과 연통하는 원호형으로 형성되어 있다. 도입 홈(16)은, 외륜 스페이서 본체(11)의 외주면에 있어서, 후술하는 윤활유 공급 경로(도시하지 않음)가 설치되는 원주 방향 위치를 제외한 원주 방향의 대부분을 나타내는 각도 범위 α에 걸쳐 형성되어 있다. 도 1과 같이, 하우징(6)에 압축 공기 도입 경로(45)가 설치되고, 이 압축 공기 도입 경로(45)에 도입 홈(16)이 연통하도록 구성되어 있다. 하우징(6)의 외부에는, 압축 공기 도입공(45)에 압축 공기(A)를 공급하는 에어 공급 장치(도시하지 않음)가 설치되어 있다.In the outer peripheral surface of the outer
윤활 구조에 대하여 설명한다.The lubrication structure will be described.
도 1에 나타낸 바와 같이, 외륜 스페이서(4)는, 베어링 내에 윤활유를 공급하는 상기 윤활유 구멍 형성 부재(12, 12)를 가진다. 이 예에서는, 윤활유로서 에어 오일이 사용된다. 각 윤활유 구멍 형성 부재(12)는, 내주면이 내륜 스페이서(5)에 상기 직경 방향 틈(δa)을 통하여 대향하는 베이스부(12b)와, 이 베이스부(12b)로부터 축 방향 외측으로 돌출되어 내륜(3)의 외주면과의 사이에서 에어 오일 통과용 환형 틈(δb)을 통하여 대향하는 플랜지형의 선단부(30)로 이루어진다. 바꾸어 말하면, 윤활유 구멍 형성 부재(12)의 선단부(30)가, 내륜(3)의 외주면에 덮이도록 베어링 내에 진입하여 배치된다. 또한, 윤활유 구멍 형성 부재(12)의 선단부(30)는, 유지기(9)의 내주면보다 반경 방향의 내측에 배치되어 있다.As shown in FIG. 1, the
도 2에 나타낸 바와 같이, 윤활유 구멍 형성 부재(12)에는, 이 윤활유 구멍 형성 부재(12)와 내륜(3)의 외주면 사이의 상기 환형 틈(δb)에 에어 오일을 공급하는 윤활유 구멍(31)이 형성되어 있다. 이 윤활유 구멍(31)은, 베어링 측을 향함에 따라서 내경 측에 이르도록 경사지고, 선단부(30)의 내주 측에 출구가 개구되어 있다. 윤활유 구멍(31)에는, 하우징(6) 및 외륜 스페이서 본체(11)에 설치된 윤활유 공급 경로(도시하지 않음)를 통하여 에어 오일이 공급된다. 내륜(3)의 외주면에 있어서의 윤활유 구멍(31)의 연장선상의 개소에는, 환형 오목부(3a)가 형성되어 있다.2, in the lubricant
윤활유 구멍 형성 부재(12)로부터 토출된 에어 오일의 오일이 상기 환형 오목부(3a)에 고이고, 이 오일이 내륜(3)의 회전에 수반하는 원심력에 의해, 경사면인 내륜(3)의 외주면을 따라 베어링 중심 측으로 인도된다.Oil of the air oil discharged from the lubricating oil
배기 구조에 대하여 설명한다. The exhaust structure will be described.
도 1에 나타낸 바와 같이, 이 베어링 장치(J)에는, 냉각용 압축 공기 및 윤활용 에어 오일을 배기하는 배기 경로(46)가 설치되어 있다. 배기 경로(46)는, 외륜 스페이서 본체(11)에 있어서의 원주 방향의 일부에 형성된 배기 홈(47)과, 하우징(6)에 형성되어 상기 배기 홈(47)과 연통하는 직경 방향 배기공(48) 및 축 방향 배기공(49)을 가진다. 상기 외륜 스페이서 본체(11)의 배기 홈(47)은, 윤활유 공급 경로가 설치되는 위치에 대향하는 원주 방향 위치에 걸쳐 형성되어 있다.As shown in FIG. 1, the
상기 구성으로 이루어지는 베어링 장치의 냉각 구조의 작용에 대하여 설명한다.The effect|action of the cooling structure of the bearing apparatus which consists of the said structure is demonstrated.
외륜 스페이서(4)에 형성된 노즐 구멍(15)으로부터, 냉각용 압축 공기(A)가 내륜 스페이서(5)의 회전측 오목부(14)의 바닥면을 향하여 분사된다. 이 때, 압축 공기(A)가 좁은 노즐 구멍(15) 내로부터, 주로 고정측 오목부(13)와 회전측 오목부(14)로 이루어지는 넓은 공간(20)에 토출됨으로써, 압축 공기(A)가 단열 팽창한다. 정확하게는, 공간(20)은 고정측 오목부(13)와, 회전측 오목부(14)와, 이들 고정측 오목부(13) 및 회전측 오목부(14) 사이에 개재하는 상기 직경 방향 틈(δa) 폭의 공간을 맞춘 크기이다.From the
노즐 구멍(15) 내에서의 압축 공기(A)의 부피를 V1, 온도를 T1로 하고, 공간(20)에서의 압축 공기의 부피를 V2, 온도를 T2로 한 경우, 기체(氣體)의 상태 방정식, 열역학의 제1 법칙으로부터, V1<V2, T1>T2로 된다. 즉, 공간(20)에서는, 압축 공기(A)의 온도가 내려가고, 부피가 증가한다. 부피가 증가함으로써, 압축 공기(A)의 유속이 증대한다. 이와 같이, 저온으로 고속의 압축 공기(A)를 내륜 스페이서(5)에 분사함으로써, 내륜 스페이서(5)를 효율적으로 냉각한다.When the volume of the compressed air A in the
도 12에 나타내는 종래의 베어링 장치의 냉각 구조에서는, 압축 공기(A)가 토출되는 공간(120)의 용적은, 대략 오목부(113)의 용적(도 4a)의 크기이다. 이에 대하여, 도 2의 베어링 장치의 냉각 구조에서는, 압축 공기(A)가 토출되는 공간(20)의 용적(도 4b)은, 대략 고정측 오목부(13)의 용적과 회전측 오목부(14)의 용적을 가산한 크기이다. 오목부(113)의 용적과 고정측 오목부(13)의 용적이 같은 경우, 도 2의 베어링 장치의 냉각 구조의 공간(20)은, 도 12의 베어링 장치의 냉각 구조의 공간(120)보다도 회전측 오목부(14)의 용적분만큼 크다. 그러므로, 도 2의 베어링 장치의 냉각 구조는, 노즐 구멍(15)으로부터 토출된 압축 공기(A)의 팽창율이 크고, 압축 공기(A)의 온도 저하 및 부피 증가가 한층 더 촉진되어, 냉각 효과가 높아진다.In the cooling structure of the conventional bearing apparatus shown in FIG. 12, the volume of the
본 실시형태에서는, 회전측 오목부(14)의 축 방향 폭 Y를 외륜 스페이서 본체(11)의 내주면과 같은 폭으로 하였으나, 회전측 오목부(14)의 축 방향 폭 Y가 외륜 스페이서 본체(11)의 내주면과 같은 폭이 아니어도 된다. 그러나, 그 경우라도, 회전측 오목부(14)의 축 방향 길이 Y는, 노즐 구멍(15)의 구멍 직경 D의 2배 이상인 것이 바람직하다. 만일 도 9에 나타낸 바와 같이, 회전측 오목부(14)의 축 방향 길이 Y가 노즐 구멍(15)의 구멍 직경 D의 2배보다 작으면, 압축 공기(A)가 회전측 오목부(14)에 잘 유입되지 않고, 노즐 구멍(15)으로부터 토출되는 압축 공기(A)를 충분히 단열 팽창시킬 수 없다.In the present embodiment, the axial width Y of the rotation-side
회전측 오목부(14)의 직경 방향 깊이 Z를 회전측 스페이서(5)의 직경 방향의 두께 T의 10% 내지 50%의 범위 내로 한 것은, 이하의 이유에 따른다. 즉, 도 10에 나타낸 바와 같이, 직경 방향 깊이 Z가 두께 T의 10% 미만이면, 회전측 오목부(14)의 용적이 작고, 압축 공기(A)의 부피를 충분히 증가시킬 수 없다. 또한, 도 11에 나타낸 바와 같이, 50%를 초과하면, 회전측 오목부(14)가 형성된 부분의 두께 T-Z가 얇아지고, 롤링 베어링(1)을 주축(7)에 조립할 때나, 운전 중에 작용하는 축 하중에 의해 회전측 스페이서(5)의 손상이 생길 우려가 있다.The reason why the radial depth Z of the rotation-side recessed
노즐 구멍(15)이 내륜 스페이서(5)의 회전 방향의 전방으로 경사져 있으므로, 노즐 구멍(15)으로부터 토출된 압축 공기(A)는, 내륜 스페이서(5)의 외주면을 따라 선회하면서 축 방향으로 흘러, 상기 배기 경로(46)를 통하여 베어링 외부로 배출된다. 압축 공기(A)가 선회하기 때문에, 축 방향으로 곧바로 흐르는 경우와 비교하여, 압축 공기(A)가 내륜 스페이서(5)의 외주면과 접하고 있는 시간이 길고, 내륜 스페이서(5)를 한층 더 효율적으로 냉각시킬 수 있다.Since the
이와 같이, 내륜 스페이서(5)가 효율적으로 냉각됨으로써, 이 내륜 스페이서(5)를 통하여 롤링 베어링(1)의 내륜(3) 및 주축(7)을 효과적으로 냉각시킬 수 있다. 이 냉각 구조는, 외륜 스페이서(4) 및 내륜 스페이서(5)에 환형의 고정측 오목부(13) 및 회전측 오목부(14)를 각각 형성하고, 또한 노즐 구멍(15)을 경사지게 한다는 구조적인 고안을 하는 것만으로 냉각 효율을 향상시킬 수 있으므로, 압축 공기(A)를 공급하는 에어 공급 장치의 출력을 크게 하지 않아도 되고, 소비 전력을 억제할 수 있다.In this way, since the
덧붙여, 고정측 오목부(13) 및 회전측 오목부(14)가 형성되어 있으면, 다음과 같은 효과도 있다. 즉, 외륜 스페이서(4)와 내륜 스페이서(5) 사이의 공간(20)에 토출된 압축 공기(A)는, 외륜 스페이서(4)와 내륜 스페이서(5) 사이의 직경 방향 틈(δa)을 통하여 베어링 외부로 배출된다. 그 때, 적어도 일부의 압축 공기(A)는 베어링 내에 유입된다. 공간(20)보다 직경 방향 틈(δa)이 좁아져 있으므로, 직경 방향 틈(δa)을 흐르는 압축 공기(A)의 주위 방향의 각 부(part)에서의 유속이 균일화되고, 베어링 내에 유입되는 압축 공기(A)의 유속이 균일해진다. 이에 의해, 압축 공기(A)와 회전 중의 전동체(8)의 충돌 음을 작게 할 수 있다.In addition, if the stationary-side recessed
도 2에 나타내는 베어링 장치(J)는, 내륜 스페이서(5)에 형성되는 회전측 오목부(14)가 단면이 직사각형으로 되어 있지만, 회전측 오목부(14)의 형상은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 5에 나타내는 제2 실시형태와 같이, 회전측 오목부(14)의 코너부(21)가 경사면으로 되어 있어도 된다. 또한, 도 6에 나타내는 제3 실시형태와 같이, 회전측 오목부(14)의 바닥면이, 단면이 원호 형상이어도 된다.As for the bearing device J shown in FIG. 2, although the rotation side recessed
또한, 도 7에 나타내는 제4 실시형태와 같이 회전측 오목부(14)의 바닥면에 널링(knurling) 가공 등에 의해 크로스 홈형 또는 스트라이프 홈형의 오목부(22)를 형성하거나, 또는, 도 8에 나타내는 제5 실시형태와 같이 회전측 오목부(14)의 바닥면에 복수의 원주 홈(23)을 형성하여, 회전측 오목부(14)의 바닥면을 요철면으로 함으로써 바닥면의 표면적을 크게 해도 된다. 이와 같이 회전측 오목부(14)의 바닥면 표면적을 크게 하는 것에 의해, 내륜 스페이서(5)와 압축 공기(A)의 열교환이 효율적으로 행해지게 되고, 냉각 효과가 더욱 높아진다.Further, as in the fourth embodiment shown in Fig. 7, a cross-groove or stripe-groove
이상의 각 실시형태에서는, 롤링 베어링(1)을 내륜 회전으로 사용하는 경우를 나타냈으나, 외륜 회전으로 사용하는 경우도, 본 발명을 적용할 수 있다. 그 경우, 예를 들면 내륜(3)의 내주에 끼워맞추는 축(도시하지 않음)이 고정 부재, 외륜(2)의 외주에 끼워맞추는 롤러(도시하지 않음)가 회전 부재이다.In each of the above embodiments, the case in which the rolling
이상과 같이, 도면을 참조하면서 바람직한 실시예를 설명하였으나, 당업자라면, 본건 명세서를 보고 자명한 범위 내에서 다양한 변경 및 수정을 용이하게 상정할 것이다. 따라서, 그러한 변경 및 수정은, 첨부한 청구의 범위로부터 정해지는 본 발명의 범위 내의 것으로 해석된다.As described above, the preferred embodiment has been described with reference to the drawings, but those skilled in the art will readily assume various changes and modifications within the scope apparent from the specification of the present application. Accordingly, such changes and modifications are to be construed as being within the scope of the present invention as defined by the appended claims.
1 : 롤링 베어링
2 : 외륜(고정측 궤도륜)
3 : 내륜(회전측 궤도륜)
4 : 외륜 스페이서(고정측 스페이서)
5 : 내륜 스페이서(회전측 스페이서)
6 : 하우징(고정 부재)
7 : 주축(회전 부재)
11 : 외륜 스페이서 본체(고정측 스페이서 본체)
12 : 윤활유 구멍 형성 부재
31 : 윤활유 구멍
13 : 고정측 오목부
14 : 회전측 오목부
15 : 노즐 구멍
15a : 출구
22 : 홈형의 오목부
23 : 원주 홈
A : 압축 공기
J : 베어링 장치1: Rolling bearing
2: Outer ring (fixed side raceway)
3: Inner ring (rotation side raceway)
4: Outer ring spacer (fixed side spacer)
5: Inner ring spacer (rotation side spacer)
6: housing (fixing member)
7: main shaft (rotating member)
11: Outer ring spacer body (fixed side spacer body)
12: lubricating oil hole forming member
31: lubricant hole
13: fixed side recess
14: concave portion on the rotation side
15: nozzle hole
15a: exit
22: grooved concave part
23 : Circumference groove
A: compressed air
J: Bearing device
Claims (6)
상기 고정측 스페이서에 있어서의 상기 회전측 스페이서에 대향하는 주위면(circumferential surface)에 환형의 고정측 오목부가 형성되고, 또한 상기 회전측 스페이서에 있어서의 상기 고정측 스페이서에 대향하는 주위면에 있어서 상기 고정측 오목부에 대향하는 축 방향 위치에 전체 주위에 걸쳐 연속하는 환형의 회전측 오목부가 형성되고, 상기 고정측 오목부의 바닥면에 개구되는 출구로부터 상기 회전측 오목부의 바닥면을 향하여 압축 공기를 토출하는 노즐 구멍이, 상기 회전측 스페이서의 회전 방향의 전방으로 경사져 형성되어 있는,
베어링 장치의 냉각 구조.A fixed-side spacer and a rotating-side spacer are installed adjacent to a fixed raceway ring and a rotating raceway which are opposed to the inside and outside of the rolling bearing, respectively, wherein the fixed-side raceway ring and the fixed-side spacer include a fixed member and A cooling structure of a bearing device provided on the fixed member of the rotating member, wherein the rotating side raceway and the rotating side spacer are provided on the rotating member of the fixed member and the rotating member,
An annular fixed-side recess is formed in a circumferential surface of the fixed-side spacer opposite to the rotating spacer, and in the rotating-side spacer, in the circumferential surface opposite to the fixed spacer, An annular rotation-side concave portion is formed at an axial position opposite to the fixed-side concave portion over the entire periphery, and compressed air is supplied from an outlet opened in the bottom surface of the fixed-side concave portion toward the bottom surface of the rotation-side concave portion. a nozzle hole for discharging is formed inclined forward in the rotational direction of the rotation-side spacer;
The cooling structure of the bearing device.
상기 회전측 오목부의 축 방향 길이가, 상기 노즐 구멍의 구멍 직경의 2배 이상인, 베어링 장치의 냉각 구조.According to claim 1,
A cooling structure of a bearing device, wherein an axial length of the rotation-side recessed portion is at least twice a bore diameter of the nozzle hole.
상기 회전측 오목부의 직경 방향 깊이가, 상기 회전측 스페이서의 직경 방향의 두께의 10% 내지 50%의 범위 내인, 베어링 장치의 냉각 구조.3. The method of claim 1 or 2,
A cooling structure for a bearing device, wherein a radial depth of the rotation-side concave portion is within a range of 10% to 50% of a radial thickness of the rotation-side spacer.
상기 회전측 오목부의 바닥면에 크로스 홈형(cross groove) 또는 스트라이프 홈형(striped groove)의 오목부가 형성된, 베어링 장치의 냉각 구조.3. The method of claim 1 or 2,
A cooling structure of a bearing device, wherein a cross groove or striped groove concave portion is formed on a bottom surface of the rotation side concave portion.
상기 회전측 오목부의 바닥면에 복수의 원주 홈이 형성된, 베어링 장치의 냉각 구조.3. The method of claim 1 or 2,
A cooling structure for a bearing device, wherein a plurality of circumferential grooves are formed on a bottom surface of the rotation-side recessed portion.
상기 고정측 스페이서는, 상기 노즐 구멍이 형성된 고정측 스페이서 본체와, 상기 롤링 베어링에 윤활유를 공급하는 윤활유 구멍이 형성된 윤활유 구멍 형성 부재를 가지고, 상기 고정측 스페이서 본체의 주위면이 상기 고정측 오목부의 상기 바닥면이고, 또한 상기 윤활유 구멍 형성 부재의 측면이 상기 고정측 오목부의 측벽면인, 베어링 장치의 냉각 구조.3. The method of claim 1 or 2,
The fixed-side spacer has a fixed-side spacer body in which the nozzle hole is formed, and a lubricant hole forming member in which a lubricant hole for supplying lubricant to the rolling bearing is formed, and a peripheral surface of the fixed-side spacer body is formed in the fixed-side recessed portion. The cooling structure of the bearing device is the bottom surface, and the side surface of the lubricating oil hole forming member is a side wall surface of the fixed-side recessed portion.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016176547A JP6740062B2 (en) | 2016-09-09 | 2016-09-09 | Bearing device cooling structure |
JPJP-P-2016-176547 | 2016-09-09 | ||
PCT/JP2017/032099 WO2018047859A1 (en) | 2016-09-09 | 2017-09-06 | Cooling structure for bearing device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20190044095A KR20190044095A (en) | 2019-04-29 |
KR102448407B1 true KR102448407B1 (en) | 2022-09-27 |
Family
ID=61562314
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020197008868A KR102448407B1 (en) | 2016-09-09 | 2017-09-06 | Cooling structure of bearing device |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6740062B2 (en) |
KR (1) | KR102448407B1 (en) |
DE (1) | DE112017004530T5 (en) |
WO (1) | WO2018047859A1 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3851692B1 (en) * | 2018-09-13 | 2023-09-06 | NTN Corporation | Bearing device cooling structure, and main spindle device of machine tool |
CN109707749B (en) * | 2018-12-07 | 2021-07-09 | 广州市昊志机电股份有限公司 | Bearing directional air cooling device |
JP7146353B2 (en) * | 2018-12-25 | 2022-10-04 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | bearing device |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014062617A (en) * | 2012-09-24 | 2014-04-10 | Ntn Corp | Cooling structure of bearing device |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000161375A (en) | 1998-11-26 | 2000-06-13 | Matsuura Machinery Corp | Rotary main spindle cooling structure |
JP6385089B2 (en) | 2014-03-22 | 2018-09-05 | Ntn株式会社 | Cooling structure of bearing device |
JP2016176547A (en) | 2015-03-20 | 2016-10-06 | Nok株式会社 | Gasket and sealing device |
-
2016
- 2016-09-09 JP JP2016176547A patent/JP6740062B2/en active Active
-
2017
- 2017-09-06 KR KR1020197008868A patent/KR102448407B1/en active IP Right Grant
- 2017-09-06 WO PCT/JP2017/032099 patent/WO2018047859A1/en active Application Filing
- 2017-09-06 DE DE112017004530.4T patent/DE112017004530T5/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014062617A (en) * | 2012-09-24 | 2014-04-10 | Ntn Corp | Cooling structure of bearing device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE112017004530T5 (en) | 2019-05-29 |
KR20190044095A (en) | 2019-04-29 |
WO2018047859A1 (en) | 2018-03-15 |
JP6740062B2 (en) | 2020-08-12 |
JP2018040469A (en) | 2018-03-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6144024B2 (en) | Cooling structure of bearing device | |
WO2015146569A1 (en) | Cooling structure for bearing device | |
WO2014046153A1 (en) | Cooling structure for bearing device | |
KR102448407B1 (en) | Cooling structure of bearing device | |
JP6013112B2 (en) | Cooling structure of bearing device | |
JP2014062619A (en) | Cooling structure of bearing device | |
JP6385089B2 (en) | Cooling structure of bearing device | |
JP2012087864A (en) | Roller bearing | |
JP6234017B2 (en) | Lubrication structure of bearing device | |
JP6609003B2 (en) | Cooling structure of bearing device | |
JP6385090B2 (en) | Cooling structure of bearing device | |
JP6899306B2 (en) | Bearing device cooling structure | |
WO2018181032A1 (en) | Cooling structure for bearing device | |
WO2018074375A1 (en) | Cooling structure for bearing device | |
JP7011439B2 (en) | Bearing device cooling structure | |
JP6983029B2 (en) | Bearing device cooling structure | |
JP7185546B2 (en) | Cooling structure of bearing unit and spindle unit of machine tool | |
EP3851692B1 (en) | Bearing device cooling structure, and main spindle device of machine tool | |
WO2018181033A1 (en) | Cooling structure for bearing device | |
JP6434094B2 (en) | Lubrication structure of bearing device | |
JP2006038134A (en) | Rolling bearing and lubricating structure of rolling bearing | |
JP2007024249A (en) | Lubricating device of rolling bearing | |
JP2008082500A (en) | Lubricating device of rolling bearing | |
JP2020041647A (en) | Structure for cooling bearing device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |