相關申請

本申請主張2014年11月6申請的日本特愿2014-226073號申請的優(yōu)先權，通過參照其整體，將其作為本申請案的一部分而進行引用。

本發(fā)明為關于軸承裝置的冷卻構造，例如關于機床的主軸裝置中的軸承裝置的冷卻構造。

背景技術：

在機床的主軸裝置中，為了確保加工精度，需要略為抑制裝置的溫度上升。然而，在近來的機床中，為了使加工效率提高，有逐漸高速化的傾向；來自支持主軸的軸承的發(fā)熱，也隨著高速化而變大。又，“于裝置內部裝入驅動用電動機”即所謂的“內裝電動機型”變多，也成為裝置的發(fā)熱主因。

軸承旋轉中的發(fā)熱，導致軌道環(huán)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，極力希望抑制由于發(fā)熱造成軸承的溫度上升。作為抑制軸承的溫度上升用的手段，有以下方法：將“由空氣與油的混合物”或是“僅由空氣組成”的冷卻用流體，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，使軸承冷卻效果提高，便能以更高速運轉。然而，在公轉的轉動體附近，會產生由繞軸的渦流所組成的氣簾，若向該氣簾噴射大量的冷卻用流體，便會產生碰撞聲。碰撞聲成為噪音的成因。在此，通過使噴射冷卻用流體的噴嘴的方向朝向主軸的旋轉方向的前方傾斜，以使噪音減輕(例如專利文獻1～4)。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

專利文獻1：日本特許第5515022號

專利文獻2：日本特開2004-142022號公報

專利文獻3：日本特開2014-062616號公報

專利文獻4：日本特開2014-062618號公報

技術實現要素：

[發(fā)明要解決的課題]

雖然專利文獻1、2中，通過沿著氣簾的渦流噴射冷卻用流體，可以某種程度抑制氣簾及冷卻用流體的碰撞聲，然而，由于并未改變向氣簾噴射冷卻用流體，仍會產生不少碰撞聲，而無法成為充分的噪音對策。

專利文獻3中，由于從設置于外環(huán)間隔件的噴嘴朝向內環(huán)間隔件的外周面噴射冷卻用流體，故能抑制氣簾與冷卻用流體的碰撞聲。然而，由于透過內環(huán)間隔件冷卻內環(huán)，故相較于以冷卻用流體直接冷卻軸承的情形，冷卻能力不佳。

專利文獻4中，通過將設置于外環(huán)間隔件的噴嘴的噴出口延伸至內環(huán)的外周面附近，并向內環(huán)的外周面吹送冷卻用流體，可期待能避開氣簾與冷卻用流體直接沖突，而抑制噪音的產生，同時能效率良好地冷卻軸承。但是，考慮到“若向內環(huán)的外周面噴射的冷卻用流體的角度不恰當，便無法在噪音的降低及冷卻性能的提高上，獲得充分的效果”，需要恰當地決定冷卻用流體的角度。

本發(fā)明的目的在于提供一種軸承裝置的冷卻構造，其可效率良好地冷卻軸承，并可有效地抑制由轉動體附近產生的渦流組成的氣簾與冷卻用流體的碰撞聲。

解決問題的方式

本發(fā)明為一種軸承裝置的冷卻構造，在該軸承裝置中，分別鄰接滾動軸承的外環(huán)及內環(huán)而配置外環(huán)間隔件及內環(huán)間隔件，該外環(huán)及該外環(huán)間隔件嵌合于外殼，該內環(huán)及該內環(huán)間隔件嵌合于旋轉軸，其中，于該外環(huán)間隔件設置噴嘴，以向該內環(huán)的外周面噴射冷卻用流體；該噴嘴的噴出口側朝向該內環(huán)的旋轉方向前方傾斜，該噴嘴對于軸方向的傾斜角度在50°至90°的范圍內。

依此構成，通過從設置于外環(huán)間隔件的噴嘴向內環(huán)的外周面噴射冷卻用流體，以利用冷卻用流體直接冷卻內環(huán)。由于將噴嘴的噴出口側朝向內環(huán)旋轉方向的前方設置，因此，冷卻用流體與內環(huán)的外周面接觸的時間長，冷卻效果好。通過冷卻用流體冷卻內環(huán)，其結果，降低了內外環(huán)的溫度差。

又，由于以噴嘴的噴出口側朝向內環(huán)的旋轉方向的前方的方式設置，故可使從噴嘴的噴出口噴射的冷卻用流體與由轉動體公轉所產生的渦流組成的氣簾的流速差變小，而能抑制氣簾與冷卻用流體的碰撞聲。但是，若噴嘴噴出口的中心軸傾斜角度過小，自噴嘴噴射的冷卻用流體沖突氣簾時，兩者的流速差會變大，碰撞聲也會變大。因此，優(yōu)選為將該傾斜角度設定在50°至90°的范圍內。

于本發(fā)明的一實施形式中，該冷卻用流體也可為壓縮空氣與油的混合物。此時，可在冷卻軸承的同時，進行軸承的潤滑。

于本發(fā)明的一實施形式中，該噴嘴的該噴出口也可位于比該滾動軸承的端面更靠近軸方向內側的位置。

若噴嘴的噴出口位于比滾動軸承的端面更靠近軸方向內側的位置，則噴嘴的噴出口與內環(huán)的外周面的距離變近，可有效地將冷卻用流體吹送至內環(huán)的外周面，能提高冷卻效果。又，由于冷卻用流體不會直接沖突氣簾，故可抑制噪音的產生。

于本發(fā)明的一實施形式中，當該冷卻用流體為壓縮空氣與油的混合物時，由該噴嘴吹送冷卻用流體的該內環(huán)的外周面，也可為越靠近端面?zhèn)韧鈴皆阶冃〉膬A斜面。

若將冷卻用流體吹送至內環(huán)的外周面，則其中的油會附著于內環(huán)的外周面。此附著的油，由于因內環(huán)旋轉而產生的離心力，朝向作為傾斜面(即內環(huán)的外周面)的外徑側的軸方向中心側流動，供給至需要潤滑的轉動體。

于本發(fā)明的一實施形式中，也可將圓周槽設置于該傾斜面(即該內環(huán)的外周面)。若設置圓周槽，則吹送至內環(huán)的外周面的冷卻用流體會暫時滯留于圓周槽內，由于冷卻用流體中的油會良好地附著于內環(huán)的外周面，故潤滑性會提高。

由于本發(fā)明的軸承裝置的冷卻構造具有上述作用、效果，故適用于支持機床的主軸。

本發(fā)明也包含權利要求書及/或說明書及/或附圖所揭示的至少兩種構成的組合。尤其是，本發(fā)明也包含權利要求書中的各權利要求的兩項以上的組合。

附圖說明

本發(fā)明可從參考附圖的以下優(yōu)選實施形態(tài)的說明更明白地理解。然而，實施形態(tài)及附圖僅為用來單純的圖示及說明，并不用以限制發(fā)明的范圍。本發(fā)明的范圍通過權利要求書來確定。附圖中，多數附圖中的相同組件符號表示相同或相當的部分。

[圖1a]為本發(fā)明的第一實施形式的軸承裝置的冷卻構造的剖面圖。

[圖1b]為省略圖1a的冷卻構造的一部分的ib方向視圖。

[圖2a]為本發(fā)明的第二實施形式的軸承裝置的冷卻構造的剖面圖。

[圖2b]為省略圖2a的冷卻構造的一部分的iib方向視圖。

[圖3a]為本發(fā)明的第三實施形式的軸承裝置的冷卻構造的剖面圖。

[圖3b]為省略圖3a的冷卻構造的一部分的iiib方向視圖。

[圖3c]為省略圖3a的冷卻構造的一部分的iiic方向視圖。

[圖4]為使用圖1a所示的軸承裝置的機床的主軸裝置的剖面圖。

具體實施方式

以附圖一同說明本發(fā)明的實施形式。

圖1a及圖1b表示本發(fā)明的第一實施形式。此軸承裝置的冷卻構造由：滾動軸承1、及分別鄰接此滾動軸承1的外環(huán)2及內環(huán)3而配置的外環(huán)間隔件4及內環(huán)間隔件5構成。滾動軸承1例如為角接觸滾珠軸承，多個轉動體6夾設于內環(huán)3的軌道面3a與外環(huán)2的軌道面2a間。通過保持器7，于圓周方向以等距配置的方式保持各轉動體6。外環(huán)2及外環(huán)間隔件4通過間隙嵌合的方式嵌合于外殼8而設置。內環(huán)3及內環(huán)間隔件5以緊密嵌合的方式嵌合于旋轉軸9。從內環(huán)3的外周面中的該軌道面3a到內環(huán)間隔件5側的端面的部分，設定為伴隨著靠近端面?zhèn)?，外徑變小的傾斜面3b。

該外環(huán)間隔件4由外環(huán)間隔件本體10與環(huán)狀的噴嘴構件11構成，其中，外環(huán)間隔件本體10面向滾動軸承1的一側的內徑側部分，跨過圓周形成缺口；環(huán)狀的噴嘴構件11嵌合于該外環(huán)間隔件本體10的該缺口處。噴嘴構件11具有噴嘴12，以向滾動軸承1供給冷卻用流體r。噴嘴12設置于噴嘴構件11中向軸承內突出的突出部11a，噴嘴12的噴出口12a在該突出部11a的內周面開口。突出部11a的內周面透過間隙13，與內環(huán)3的外周面的該傾斜面3b對向。在傾斜面3b中與噴出口12a對向的軸方向位置設置有圓周槽14。

于圓周方向以等距配置的方式，設置多個(例如3個)該噴嘴12。各噴嘴12為直線狀，如圖1b所示，使噴出口12a側朝向內環(huán)3的旋轉方向的前方傾斜。噴嘴12的噴出口12a的中心軸心對于軸承裝置1的軸方向的傾斜角度α，為在50°至90°的范圍內(50°≦α≦90°)。更佳為，傾斜角度α在60°至85°的范圍內(60°≦α≦85°)。

在外環(huán)間隔件本體10及噴嘴構件11中設有導入通道15，以向噴嘴12導入冷卻用流體r。導入通道15由外部導入口16、徑方向孔17、軸方向孔18構成。多個(與噴嘴12相同數量的)外部導入口16形成于外環(huán)間隔件本體10的外周面；徑方向孔17自該外部導入口16向內徑側延伸；軸方向孔18自該徑方向孔17的孔底部向軸方向延伸。軸方向孔18跨過外環(huán)間隔件本體10與噴嘴構件11而形成。軸方向孔18的前端連通噴嘴12的噴出口12a及相反側的開口。

在本實施形式的軸承裝置中，作為冷卻用流體r，使用由壓縮空氣搬運液狀的油的油氣。在主軸裝置的外部設置油氣供給裝置(未附圖)，自此油氣供給裝置供給的油氣所組成冷卻用流體r，通過外殼8內的油氣供給通道19及外環(huán)間隔件4內的導入通道15而輸送至噴嘴12。

就此軸承裝置的冷卻構造的作用加以說明。

自噴嘴12噴射出的冷卻用流體r向內環(huán)3的傾斜面3b吹送，而直接冷卻內環(huán)3。由于噴嘴12的噴出口12a為位于比滾動軸承1的端面更靠近軸方向內側的位置，噴嘴12的噴出口12a與內環(huán)3的傾斜面3b的距離很近，故可以有效地朝向內環(huán)3的傾斜面3b吹送冷卻用流體r。又，由于噴嘴12的噴出口12a側為朝向內環(huán)3的旋轉方向的前方，故冷卻用流體r接觸內環(huán)3的傾斜面3b的時間很長，冷卻效果好。碰觸到內環(huán)3的傾斜面3b后的冷卻用流體r沿內環(huán)3的傾斜面3b向軸承的軸方向內側流動，以冷卻轉動體6。轉動體6先通過冷卻后的內環(huán)3而冷卻。如此，通過以冷卻用流體r冷卻作為軸承的發(fā)熱源的內環(huán)3及轉動體6，可以效率良好地冷卻軸承。

雖然在轉動體6的周邊產生由轉動體6的公轉造成的繞軸渦流所構成的氣簾，然而，由于以噴嘴12朝向內環(huán)3的傾斜面3b噴射冷卻用流體r，故冷卻用流體r不會與該氣簾直接沖突。又，由于噴嘴12將噴出口12a一側朝向內環(huán)3的旋轉方向的前方設置，故自噴嘴12噴射的冷卻用流體r與氣簾的流速差變小，而可抑制氣簾與冷卻用流體r的碰撞聲。

但是，若噴嘴12的噴出口12a的中心軸的傾斜角度α過小，自噴嘴12噴射的冷卻用流體r在氣簾沖突時，兩者的流速差會變大，碰撞聲也會變大。因此，希望傾斜角度α如前述設定成50°≦α≦90°。若從噴嘴12的加工、潤滑可靠度及噪音降低等綜合判斷，傾斜角度α更佳為設定成60°≦α≦85°。

吹送到內環(huán)3的傾斜面3b的冷卻用流體r中的油附著于內環(huán)3的傾斜面3b。此附著后的油由于因內環(huán)3的旋轉造成的離心力，在朝向作為傾斜面3b的外徑側的軸方向中心側附著的狀態(tài)流動，供給至需要潤滑的轉動體6。尤其，如同本實施形式一般，若在傾斜面3b設置圓周槽14，則吹送到傾斜面3b的冷卻用流體r會暫時滯留于圓周槽14內，且冷卻用流體r中的油會良好地附著于傾斜面3b，因此，潤滑性會提高。

圖2a及圖2b表示本發(fā)明的第二實施形式。此軸承裝置的冷卻構造，噴嘴12的噴出口12a的中心軸的傾斜角度α作為與內環(huán)旋轉方向平行的α＝90°。噴嘴12由第一噴嘴孔部12a、第二噴嘴孔部12b構成，第一噴嘴孔部12a從導入通道15的軸方向孔18的前端，以自徑方向觀看與內環(huán)旋轉方向垂直的方式向內徑側傾斜延伸；第二噴嘴孔部12b從該噴嘴孔12a的前端，以與內環(huán)3的旋轉方向平行的方式向內徑側延伸。各噴嘴孔部12a、12b任一者形成為貫通孔后，將此貫通孔的需要閉塞處通過栓材20a、20b塞住。

若依此構成噴嘴12，可以將噴出口12a的中心軸的傾斜角度α設定成與內環(huán)3的旋轉方向平行的90°。由此，冷卻用流體r與內環(huán)3的傾斜面3b的接觸時間變長，可大幅提升軸承冷卻效果；同時，可使冷卻用流體r與氣簾的速度差變小，而使碰撞聲更小。但是，由于此噴嘴孔12為復雜的形狀，因此，需要設置作為第一噴嘴孔部12a及第二噴嘴孔部12b的兩貫通孔，而進一步進行以栓材20a、20b塞住此貫通孔的一部分的麻煩的加工。

圖3a、圖3b及圖3c表示本發(fā)明的第三實施形式。此軸承裝置的冷卻構造有別于第1及第二實施形式，外環(huán)間隔件4僅由一個構件構成，不具有向軸承內突出的突出部11a；噴嘴12的噴出口12a在比內環(huán)3的端面更靠近軸方向外側的位置開口。噴出口12a的中心軸的方向朝向內環(huán)3的傾斜面3b，且對于軸承裝置1的軸方向的傾斜角度α為在50°以上未達90°的范圍內(50°≦α＜90°)。向噴嘴12導入冷卻用流體r的導入通道15，由外部導入口16及徑方向孔17構成，徑方向孔17的前端為連通噴嘴12的噴出口12a及相反側的開口。

此軸承裝置的冷卻構造的情形，雖然為從噴嘴12向內環(huán)3的傾斜面3b噴射冷卻用流體r，然而，由于噴嘴12的噴出口12a與傾斜面3b的間的距離很長，包含于冷卻用流體r的油的大部分不會附著于傾斜面3b，而會直接附著于轉動體6。此時，為了使含油的冷卻用流體r突破氣簾而向轉動體6側流動，需要大幅保持冷卻用流體r的流速中的軸方向的分力。因此，相較于圖1a、1b及圖2a、2b的軸承裝置的冷卻構造，難以設定為大的傾斜角度α。

圖4表示將圖1a、1b的軸承裝置用于支持機床的主軸的狀態(tài)。此時，通過一對滾動軸承1、1支持作為主軸的旋轉軸9。從而，軸承裝置由一對滾動軸承1、1、及夾設于兩滾動軸承1、1的間的各一個外環(huán)間隔件4及內環(huán)間隔件5構成。此時的外環(huán)間隔件4由外環(huán)間隔件本體10及一對環(huán)狀的噴嘴構件11、11構成，外環(huán)間隔件本體10的剖面大致為t字形狀，一對環(huán)狀的噴嘴構件11、11配置在該外環(huán)間隔件本體10中相當于t字的縱部分部位的兩側。噴嘴12的噴出口12a在各噴嘴構件11的該突出部11a的內周面開口。

在外環(huán)間隔件4及外殼8中，有別于該油氣供給通道19另行設有排氣通道21。排氣通道21包含：外環(huán)間隔件側排氣槽22，設置于外環(huán)間隔件本體10中的圓周方向的一部分；外殼側排氣槽23，設置于外殼8，連通該排氣槽22；排氣孔24，于連通該外殼側排氣槽23與外殼8的外部的軸方向延伸。自噴嘴12噴射的冷卻用流體r的一部分，于軸方向通過軸承內向外殼8的外部排出，殘留的部分經由排氣通道21向外殼8的外部排氣。

由于圖1a、1b的軸承裝置的冷卻構造，如先前的說明，能以效率良好地進行冷卻，并可抑制在轉動體6附近產生的氣簾與冷卻用流體r的碰撞聲，且能良好地潤滑滾動軸承1，因此，適于支持機床的主軸。圖2a、2b或是圖3a～3c的軸承裝置的冷卻構造也可適用于支持機床的主軸。

雖然上述各實施形式中，將冷卻用流體r設定為通過壓縮空氣搬運液狀的油的油氣，然而，冷卻用流體r也可設定為通過壓縮空氣搬運霧狀的油的油霧。又，冷卻用流體r也可單獨由不含油的壓縮空氣構成。

以上說明了本發(fā)明的實施形式，但此處揭示的實施形式的所有要點僅為例示，而并非限制。本發(fā)明的保護范圍并不限于上述說明，也包含由權利要求書揭示、在與權利要求書均等的含義意義及范圍內的所有變化。

符號說明

1滾動軸承

2外環(huán)

3內環(huán)

3b傾斜面(外周面)

4外環(huán)間隔件

5內環(huán)間隔件

8外殼

9旋轉軸

12噴嘴

12a噴出口

r冷卻用流體。