TW201632749A - 滾動軸承 - Google Patents

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Abstract

滾動軸承(1)，具備：作為軌道環之內環(2)及外環(3)；複數之轉動體(4)，以可自由轉動之方式，夾設在該等軌道環的各軌道面(2a、3a)間；及固持器，固持該等複數之轉動體(4)。在內環(2)及外環(3)中之固定側的軌道環，以噴嘴(10)的噴出口(10a)側朝向轉動體(4)的公轉方向前方之方式，設置朝向轉動體(4)噴射冷卻用流體(R)之該噴嘴(10)。

Description

滾動軸承
本發明係關於用於支持例如工具機的主軸之滾動軸承。
在工具機之主軸裝置中，為了確保加工精度，需要略為抑制裝置的溫度上升。然而，在近來的工具機中，為了使加工能率提高，有逐漸高速化的傾向，來自支持主軸之軸承的發熱，亦隨著高速化而變大。又，「於裝置內部裝入驅動用馬達」亦即所謂的「內建馬達型」變多，亦成為裝置之發熱要因。
軸承旋轉中的發熱，導致軌道環與轉動體的接觸面壓增加，使軸承損傷的風險變大。因此，若考慮主軸的高速化、高精度化，極力希望抑制由於發熱造成之軸承的溫度上升。作為抑制軸承的溫度上升用之手段，存在以下方法：將空氣與油之混合物，或是將僅由空氣組成之冷卻用流體，向運轉中的軸承噴射，而使其冷卻。
若對運轉中的軸承噴射冷卻用流體，而使軸承冷卻效果提高，便能以更高速運轉。然而，在公轉之轉動體附近會產生由繞軸之渦流所組成的氣簾，若向此氣簾噴射大量的冷卻用流體，便會產生碰撞聲。碰撞聲變成噪音之成因。在此，藉由使「噴射冷卻用流體之噴嘴的方向」，朝向「主軸的旋轉方向之前方」傾斜，以使噪音減輕(例如，專利文獻1、2)。 【先前技術文獻】 【專利文獻】
【專利文獻1】日本特開2014-062616號公報 【專利文獻2】日本特開2014-062618號公報
【發明所欲解決之問題】
專利文獻1、2之軸承裝置，係構成為：「從設置於外環間隔件之噴嘴，向軸承噴射冷卻用流體」，並將滾動軸承與外環間隔件組合而使用。因此，例如，在以滾動軸承支持工具機的主軸之情形，雖然，若不使用間隔件或是盡可能縮短間隔件，並將一對滾動軸承相鄰地並列配置，則存在有利的情形，然而，並無法採用這般支持構造。
本發明的目的在於提供一種滾動軸承，其能以「不使用間隔件」或是「盡可能縮短間隔件」之方式來使用，並可效率良好地進行冷卻，而可抑制「由轉動體附近產生的渦流組成的氣簾」與「冷卻用流體」之碰撞聲。 【解決問題之方式】
本發明之滾動軸承，其特徵為具備：作為軌道環之內環及外環；複數之轉動體，以可自由轉動之方式，夾設於該等軌道環之各軌道面間；及固持器，固持該等複數之轉動體；在該內環及該外環之中的固定側之軌道環，以噴嘴的噴出口側朝向該轉動體的公轉方向之前方之方式，設置朝向該轉動體噴射冷卻用流體之該噴嘴。
若依據此構成，藉由從「設置於固定側的軌道環之噴嘴」將冷卻用流體朝向轉動體噴射，由於係藉由冷卻用流體，直接冷卻軸承運轉時之發熱源(亦即轉動體)，故可以效率良好地將軸承冷卻。由於係將噴嘴，以「此噴嘴的噴出口側朝向轉動體的公轉方向之前方」的方式設置，故可使「從噴嘴的噴出口噴射之冷卻用流體」與「由轉動體公轉所產生的渦流組成的氣簾」之流速差變小，而可以抑制氣簾與冷卻用流體之碰撞聲。由於將「噴射冷卻用流體之噴嘴」設置於固定側的軌道環，故能以「不使用間隔件」或是「盡可能縮短間隔件」的方式來使用。
於此發明，該冷卻用流體亦可為「壓縮空氣」與「油」之混合物。此時，可在冷卻軸承的同時，進行軸承的潤滑。
由於本發明之滾動軸承具有上述作用、效果，故適合於支持工具機的主軸。當使用於支持工具機的主軸時，該內環係嵌合於該主軸，該外環係設置於外殼。由於可在不具備間隔件之情形下，單獨使用滾動軸承，因此，可使一對之滾動軸承相鄰地並列而配置。因此，可將滾動軸承集中配置於主軸前方，而使主軸的剛性提高。
本發明亦包含任何本案申請專利範圍及/或說明書及/或圖式所揭示的至少兩種構成的組合。尤其，本發明亦包含任何本案申請專利範圍的各請求項的兩項以上的組合。
與圖式一同說明本發明之實施態樣。 圖1至圖3表示本發明之一實施態樣。圖1中，此滾動軸承1例如為斜角滾珠軸承，其具備：作為軌道環之內環2及外環3；複數之轉動體4，以可自由轉動之方式，夾設在該等內環及外環2、3之各軌道面2a、3a間；及固持器5，於圓周方向等距配置而固持該等複數之轉動體4。本實施態樣之滾動軸承1，係在外環3固定而內環2旋轉的狀態下使用。此時，外環3係以餘隙嵌合之方式設置於外殼6，內環2係以緊密嵌合之方式嵌合於旋轉軸7。
在作為固定側之軌道環的外環3，向轉動體4噴射冷卻用流體R之噴嘴10，係於圓周方向以等距配置之方式複數設置。各噴嘴10係連通「形成於外環3的外圍面之環狀溝11的底部」與「外環3的內周面中之比軌道面3a稍微靠近正面側(圖1中的右側)之位置」。如圖2及圖3所示，各噴嘴10為直線狀，其噴出口10a側係以朝向轉動體4之公轉方向的前方之方式傾斜著。此外，圖1並非以「通過軸承中心軸的平面之剖面」表示，而係以「通過噴嘴10的中心之剖面」表示。
又，在外環3的兩端面中之圓周方向的複數處，分別設置有連通外環3的內周側與外圍側之排氣用缺口部12。進而，在外環3的外圍面中之該環狀溝11的軸方向兩側，設置環狀的密封用溝13，並將O型環14嵌合於該密封用溝13。
例如，使用壓縮空氣作為冷卻用流體R。冷卻用流體R從圖示之外的冷卻用流體供給裝置，通過設置於外殼6的冷卻用流體供給通道15，供給至滾動軸承1的環狀溝11。該供給之冷卻用流體R，自各噴嘴10向轉動體4噴射，而直接冷卻「軸承運轉時之發熱源」亦即「轉動體4」。藉此，可以效率良好地冷卻滾動軸承1。由於噴嘴10的噴出口l0a側係朝向轉動體4的公轉方向前方，故「自噴嘴10噴射之冷卻用流體R」與「由轉動體4公轉產生的渦流所組成的氣簾」之流速差為小，而可以抑制氣簾與冷卻用流體R之碰撞聲。
冷卻用流體R亦可為壓縮空氣與油之混合物。例如，亦可為「以壓縮空氣搬運液狀的油」之「氣油」；亦可為「以壓縮空氣搬運霧狀的油」之「油霧」。上述各情形，可在冷卻滾動軸承1的同時，進行滾動軸承1的潤滑。
雖然圖1至圖3所示的滾動軸承1係斜角滾珠軸承，但本發明亦可適用於深溝滾珠軸承等其他滾珠軸承，或是圓筒滾子軸承、圓錐滾子軸承等滾子軸承。
測定並比較出「具有自徑方向使其傾斜之噴嘴10的試驗軸承A(圖1~圖3所示之滾動軸承)」及「具有沿徑方向之噴嘴10的試驗軸承B(圖4A~圖4C所示之滾動軸承)」的各自噪音値。試驗軸承A、B係使用：大小為內環內徑80mm、外環外徑125mm、寬度22mm，並將孔徑1.2mm的噴嘴10，設置於圓周上兩處者。又，試驗時之空氣量，係設定為20NL/min(標準升每分鐘)。圖5為顯示試驗結果之圖式，由此圖式理解，無論在任何旋轉速度下，試驗軸承A的噪音値均比試驗軸承B為低。
圖6表示使用依本發明之滾動軸承支持工具機的主軸之狀態。圖中的主軸，係將馬達內藏於外殼內，亦即內建馬達驅動式之主軸。馬達20之轉子21係安裝於作為主軸之旋轉軸7，馬達20之定子22係安裝於馬達外殼23。轉子21係由永久磁石等組成，定子22係由線圈及芯部等組成。旋轉軸7的前端側，係以「一個圓筒滾子軸承BR1」及「背面結合之兩個斜角滾珠軸承BR2」支持，旋轉軸7的後端側，係以一個圓筒滾子軸承BR1支持。圓筒滾子軸承BR1及斜角滾珠軸承BR2，均由適用本發明之滾動軸承組成。
各軸承BRl、BR2中，內環2係嵌合於旋轉軸7的外圍面，外環3係嵌合於外殼6的內周面。該等內環2及外環3，係分別藉由內環固定部24及外環固定部25等，分別固定於旋轉軸7及外殼6。於外殼6，設置該冷卻用流體供給通道15，此冷卻用流體供給通道15的兩端，分別連通圖示之外的冷卻用流體供給裝置及軸承BR1、BR2亦即滾動軸承1(圖1)之該環狀溝11(圖1)。又，在外殼6，有別於冷卻用流體供給通道15，另行設置連通「滾動軸承1的該排氣用缺口部12(圖1)」之排氣經路26。自噴嘴10向軸承內部噴射出的冷卻用流體R，自排氣用缺口部12通過排氣經路26，向外殼6的外部排氣。
如先前所說明般，由於本發明之滾動軸承1可以藉由冷卻用流體R效率良好地冷卻，並可抑制在轉動體4附近產生之氣簾與冷卻用流體R的碰撞聲，因此，本發明適合於支持工具機的主軸。又，由於本發明係將噴射冷卻用流體R之噴嘴10，設置於「固定側之軌道環」，亦即設置於「外環3」，因此，能以無間隔件之方式單獨使用滾動軸承1。藉此，如圖6之例子般，可將作為斜角滾珠軸承之一對滾動軸承1相鄰地並列而配置。因此，可以在主軸前方集中配置軸承BRl、BR2，而使主軸的剛性提高。
本發明亦適用於「內環2為固定」而「外環3為旋轉」之滾動軸承。此時，在「固定側之軌道環」亦即「內環2」，設置「向轉動體4噴射冷卻用流體R」之噴嘴10。
以上參照圖式說明較佳實施例，但所屬技術領域中具有通常知識者只要觀看本案說明書，應能在顯而易見的範圍內輕易思及各種變更及修正。所以，此種變更及修正係解釋為由附加的申請專利範圍請求範圍所定出的本發明之範圍內。
1‧‧‧滾動軸承
2‧‧‧內環
2a‧‧‧軌道面
3‧‧‧外環
3a‧‧‧軌道面
4‧‧‧轉動體
5‧‧‧固持器
6‧‧‧外殼
7‧‧‧旋轉軸(主軸)
10‧‧‧噴嘴
l0a‧‧‧噴出口
11‧‧‧環狀溝
12‧‧‧缺口部
13‧‧‧密封用溝
14‧‧‧O型環
15‧‧‧冷卻用流體供給通道
20‧‧‧馬達
21‧‧‧轉子
22‧‧‧定子
23‧‧‧馬達外殼
24‧‧‧內環固定部
25‧‧‧外環固定部
26‧‧‧排氣經路
BRl‧‧‧軸承
BR2‧‧‧軸承
R‧‧‧冷卻用流體
本發明應可從參考附加圖式的以下較佳實施形態之說明而能明白地理解。但是，實施形態及圖式僅係用來單純的圖示及說明，並不應用以決定發明之範圍。本發明之範圍係藉由申請專利範圍所定。附加圖式中，多數圖式中的相同元件符號係顯示相同部分。 【圖1】依本發明之一實施態樣的滾動軸承之剖面圖。 【圖2】圖1之II方向視圖。 【圖3】圖1之III方向視圖。 【圖4A】作為比較側之滾動軸承的剖面圖。 【圖4B】圖4A之IVB方向視圖。 【圖4C】圖4A之IVC方向視圖。 【圖5】表示「圖1至圖3所示之滾動軸承」與「圖4A至圖4C所示之滾動軸承」的噪音値之試驗結果的圖式。 【圖6】使用圖1至圖3所示之滾動軸承的工具機之主軸裝置的剖面圖。
1‧‧‧滾動軸承
2‧‧‧內環
2a‧‧‧軌道面
3‧‧‧外環
3a‧‧‧軌道面
4‧‧‧轉動體
10‧‧‧噴嘴
10a‧‧‧噴出口
11‧‧‧環狀溝
R‧‧‧冷卻用流體

Claims (3)

  1. 一種滾動軸承，包含： 作為軌道環之內環及外環； 複數之轉動體，以可自由轉動之方式，夾設於該等軌道環之各軌道面間；及 固持器，固持該等複數之轉動體； 其中，在該內環及該外環兩者中之固定側的軌道環， 將朝向該轉動體噴射冷卻用流體之噴嘴，以其噴出口側朝向該轉動體的公轉方向前方之方式設置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之滾動軸承，其中，該冷卻用流體為壓縮空氣與油之混合物。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之滾動軸承，其係用於支持工具機之主軸，該內環係嵌合於該主軸，該外環係設置於外殼。
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