KR20200058498A

KR20200058498A - 베어링 장치의 냉각 구조

Info

Publication number: KR20200058498A
Application number: KR1020207011978A
Authority: KR
Inventors: 게이이치 우에다; 게이스케 나스
Original assignee: 엔티엔 가부시키가이샤
Priority date: 2017-10-11
Filing date: 2018-10-05
Publication date: 2020-05-27
Also published as: EP3696434A4; TW201923244A; WO2019073911A1; EP3696434A1; JP2019070429A; JP6899306B2

Abstract

베어링 장치(J)는, 복수의 구름 베어링 (1, 1)과, 복수의 구름 베어링(1, 1) 사이에 개재하는 외륜 스페이서(4) 및 내륜 스페이서(5)를 가진다. 이 베어링 장치(J)의 냉각 구조에 있어서, 외륜 스페이서(4)는, 내주면에 환형(環形)의 오목부(10)를 가지고, 상기 오목부(10)의 바닥면에 압축 에어용의 에어 공급구(11)가 개구된다. 외륜 스페이서(4)의 외측 내주면부(16)는 축 방향 외측으로 갈수록 내경이 커지는 단면 형상이며, 이 외측 내주면부(16)의 축 방향 외측단에 배기구(17)가 형성되어 있다. 내륜 스페이서(5)는, 좁은 간극(18)을 통하여 외륜 스페이서(4)와 대향한다. 내륜 스페이서(5)의 외주면은 좁은 간극(18)으로부터 축 방향 외측으로 갈수록 외측 내주면부(16)와의 간격이 넓어진다. 내륜 스페이서(5)의 축 방향 단의 외경이, 구름 베어링(1)의 내륜(3)의 축 방향 단의 외경보다 크다.

Description

베어링 장치의 냉각 구조

본 출원은, 2017년 10월 11일자 일본특허출원 2017-197621의 우선권을 주장하는 것이며, 그 전체를 참조에 의해 본원의 일부를 이루는 것으로서 인용한다.

본 발명은, 베어링 장치의 냉각 구조에 관한 것이며, 예를 들면, 공작 기계의 주축(主軸) 및 주축에 조립되는 베어링 장치의 냉각 구조에 관한 것이다.

공작 기계의 주축 장치에서는, 가공 정밀도를 확보하기 위하여, 장치의 온도상승은 작게 억제할 필요가 있다. 그러나 최근의 공작 기계에서는, 가공 능률을 향상시키기 위해 고속화의 경향이 있고, 주축를 지지하는 베어링으로부터의 발열도 고속화와 함께 커지고 있다. 또한, 장치 내부에 구동용의 모터를 내장하는 소위 모터 빌트인 타입이 많아지고 있어, 이것도 장치의 발열 요인이 되고 있다.

발열에 의한 베어링의 온도 상승은, 예압의 증가를 초래하는 결과가 되어, 주축의 고속화, 고정밀도화를 고려하면 극력 억제하고자 한다. 주축 장치의 온도 상승을 억제하는 방법으로서, 냉각용의 압축 에어를 베어링에 보내어, 베어링의 냉각을 행하는 방법이 있다(예를 들면, 특허문헌 1). 특허문헌 1에서는, 외륜 스페이서에 설치된 노즐 공(孔)으로부터, 외륜 스페이서와 내륜 스페이서 사이의 공간에 압축 에어를 회전 방향으로 각도를 부여하여 분사하여 선회류(旋回流)로 함으로써, 내륜 스페이서를 효율적으로 냉각한다. 내륜 스페이서를 통과한 압축 에어는, 구름 베어링(rolling bearing)에 인접하는 외륜 스페이서의 축 방향 단에 설치된 배기구나, 베어링 내부를 통하여 외부로 배출된다.

이 압축 에어에 의한 냉각 방법은, 냉각 효과가 높으므로, 주축 장치의 온도 상승을 효과적으로 억제하는 것을 기대할 수 있다. 그러나, 압축 에어에 의한 냉각 방법을 그리스 윤활의 베어링 장치에 적용하면, 베어링 내의 그리스가 압축 에어에 의해 불어져서 비산되어 배제된다. 이것을 방지하기 위하여, 그리스 윤활의 베어링 장치에 있어서, 내륜 스페이서의 축 방향 단부에 압축 에어가 베어링 내부에 유입되는 것을 저지하는 장애벽을 설치하는 것이 제안되어 있다(특허문헌 2).

일본공개특허 제2015-183738호 공보 일본공개특허 제2014-62619호 공보

그러나, 특허문헌 2의 베어링 장치의 냉각 구조는, 외륜 스페이서에 설치된 공급구로부터 내륜 스페이서를 향하여 토출(吐出)되는 압축 에어가, 그대로 외륜 스페이서와 내륜 스페이서 사이의 간극을 통하여 축 방향의 외측으로 빠져 나가므로, 압축 에어가 내륜 스페이서에 접하고 있는 시간이 짧다. 이 때문에, 일정한 냉각 효과는 있지만, 충분하다고는 할 수 없었다.

또한, 특허문헌 2의 베어링 장치의 냉각 구조는, 내륜 스페이서의 장애벽과 외륜 스페이서 사이에 넓은 공간이 형성되어 있으므로, 상기 간극으로 빠져나온 압축 에어가 상기 공간 내에 난류 상태로 되어 체류하고, 배기구로부터 배출되기 어렵다. 상기 공간에서의 압축 에어의 체류 시간이 길면, 압축 에어가 베어링 공간에 유입할 가능성이 높아진다.

본 발명의 목적은, 냉각용의 압축 에어가 내륜 스페이서의 표면 부근에 오래 머물러 내륜 스페이서를 효율적으로 냉각할 수 있고, 또한 내륜 스페이서의 냉각을 종료한 압축 에어가 신속하게 배기되고 구름 베어링의 내부에 유입하는 것을 극력 억제할 수 있는 베어링 장치의 냉각 구조를 제공하는 것이다.

본 발명의 베어링 장치의 냉각 구조는,

축 방향으로 배열되는 복수의 구름 베어링과,

상기 복수의 구름 베어링의 외륜 사이에 개재하는 외륜 스페이서와,

상기 복수의 구름 베어링의 내륜 사이에 개재하는 내륜 스페이서와,

상기 외륜 및 외륜 스페이서가 설치되는 하우징과,

상기 내륜 및 내륜 스페이서가 끼워맞추어지는 회전축을 구비하고,

각각의 구름 베어링은, 외경단(外徑端)이 상기 외륜에 장착되고 내경단(內徑端)의 실 립(seal lip)이 상기 내륜의 외경면에 접촉 또는 근접하는 실링 부재가 축 방향 단부(端部)에 설치되고, 상기 외륜과 상기 내륜과 상기 실링 부재로 둘러싸여진 베어링 내부에 봉입(封入)된 그리스에 의해 윤활되는 베어링 장치를 냉각시키는 구조로서,

상기 외륜 스페이서는, 내주면에 환형(環形)의 오목부를 가지고,

상기 오목부의 바닥면에 상기 내륜 스페이서의 외주면을 향해 압축 에어를 토출하는 에어 공급구가 개구되고,

상기 외륜 스페이서의 상기 내주면에서의 상기 오목부의 축 방향 양측의 부분인 외측 내주면부는 축 방향 외측으로 갈수록 내경이 커지는 단면 형상이며,

상기 외측 내주면부의 축 방향 외측단에 상기 압축 에어를 외부로 배출하는 배기구가 형성되어 있고,

상기 내륜 스페이서는, 외주면의 일부가 상기 외륜 스페이서의 상기 내주면에서의 상기 오목부와 상기 외측 내주면부의 경계부에 대하여 압축 에어의 유통을 제한하는 좁은 간극을 통하여 대향하고,

상기 내륜 스페이서의 상기 외주면은, 상기 좁은 간극으로부터 축 방향 외측으로 갈수록 상기 외측 내주면부와의 간격이 넓어지고,

상기 내륜 스페이서의 축 방향 단의 외경이, 상기 구름 베어링의 상기 내륜에서의 상기 내륜 스페이서와 대향하는 축 방향 단의 외경보다 크다.

이 구성에 의하면, 외륜 스페이서의 오목부의 바닥면에 개구하는 에어 공급구로부터, 냉각용의 압축 에어가 내륜 스페이서의 외주면을 향해 토출된다. 압축 에어가, 좁은 에어 공급구로부터, 외륜 스페이서의 오목부와 내륜 스페이서 사이가 넓은 오목 공간에 토출됨으로써, 압축 에어가 단열 팽창한다. 이로써, 압축 에어의 온도가 저하되고, 또한 압축 에어의 체적이 증가하여 유속(流速)이 증대한다. 이와 같은 저온에서 고속의 압축 에어가 내륜 스페이서에 분사되는 것에 의해, 내륜 스페이서가 효율적으로 냉각된다.

또한, 상기 오목 공간의 축 방향 양측에 좁은 간극이 있으므로, 압축 에어는, 오목 공간으로부터 유출하기 어렵고 오목 공간 내에 일시적으로 체류한다. 이로써, 압축 에어가 내륜 스페이서에 접하는 시간이 길어져, 내륜 스페이서를 더욱 효율적으로 냉각할 수 있다. 이와 같이 내륜 스페이서가 효율적으로 냉각됨으로써, 내륜 스페이서에 접하는 구름 베어링이나 회전축도 효율적으로 냉각된다.

상기 좁은 간극을 빠져나간 압축 에어는, 외륜 스페이서의 외측 내주면부와 내륜 스페이서의 외주면 사이에 형성되는 통로 공간을 통하여 축 방향 외측으로 흐른다. 내륜 스페이서의 축 방향 단의 외경이 구름 베어링의 내륜의 축 방향 단의 외경보다 크기 때문에, 실링 부재의 실 립을 내륜 스페이서가 축 방향으로 덮은 상태로 되어 있고, 압축 에어가 실 립에 직접적으로 부딪는 것이 방지되고 있다. 상기 통로 공간은, 축 방향 외측으로 갈수록 외측 내주면부와 내륜 스페이서의 외주면과의 간격이 넓어지고 있으므로, 압축 에어가 축 방향 외측으로 흐를수록 압력이 저하된다. 이 압력 구배에 의해, 압축 에어를 배기구 측으로 유인하는 작용이 생겨, 배기구로부터 압축 에어가 원활하게 배출된다. 이에 따라, 압축 공기가 베어링 내부에 유입하여 그리스를 배출하는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 외륜 스페이서의 상기 외측 내주면부는, 축 방향 외측으로 갈수록 내경이 커지는 테이퍼 형상이라도 된다. 외측 내주면부가 테이퍼 형상이라도, 압축 에어를 배기구 측으로 유인하는 작용이 생기도록 할 수 있다. 이 경우에, 외측 내주면부가 단순한 형상이므로, 외륜 스페이서의 가공이 용이하다.

본 발명에 있어서, 상기 내륜 스페이서의 외주면은, 상기 에어 공급구로부터 토출되는 압축 에어가 부딪는 부분인 에어 받이부의 외경이 최소이며, 상기 에어 받이부로부터 축 방향 외측으로 갈수록 외경이 커지는 테이퍼 형상이라도 된다. 내륜 스페이서의 외주면이 상기 형상이라도, 외륜 스페이서의 오목부와 내륜 스페이서 사이의 공간을 넓게 유지하면서, 내륜 스페이서의 가공을 용이하게 할 수 있다.

상기 내륜 스페이서의 외주면이 상기 형상인 경우, 상기 내륜 스페이서는, 상기 에어 받이부의 축 방향 위치에서 2개의 내륜 스페이서 분할체로 분할되어 있어도 된다. 내륜 스페이서를 2개의 내륜 스페이서 분할체로 분할함으로써, 내륜 스페이서의 외주에 외륜 스페이서를 용이하게 조립할 수 있다.

청구범위 및/또는 명세서 및/또는 도면에 개시된 적어도 2개의 구성의 어떠한 조합도, 본 발명에 포함된다. 특히, 청구범위의 각 청구항의 2개 이상의 어떠한 조합도, 본 발명에 포함된다.

본 발명은, 첨부한 도면을 참고로 한 이하의 바람직한 실시형태의 설명으로부터, 보다 명료하게 이해할 수 있을 것이다. 그러나, 실시형태 및 도면은 단순한 도시 및 설명을 위한 것이며, 본 발명의 범위를 결정하기 위해 이용되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 첨부한 청구범위에 의해 정해진다. 첨부 도면에 있어서, 복수의 도면에서의 동일한 부호는, 동일 또는 상당하는 부분을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 냉각 구조를 구비한 베어링 장치의 단면도이다.
도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 동 베어링 장치의 외륜 스페이서의 일부분을 전개하여 나타낸 도면이다.
도 4는 동 베어링 장치의 조립 순서를 나타낸 설명도이다.
도 5는 동 베어링 장치를 공작 기계의 주축 장치에 조립한 상태를 나타낸 단면도이다.

본 발명의 일실시형태에 따른 베어링 장치의 냉각 구조를 도 1 내지 도 3과 함께 설명한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 이 베어링 장치(J)는, 축 방향으로 배열되는 복수의 구름 베어링(1, 1)과, 구름 베어링(1, 1)의 외륜(2, 2) 사이에 개재하는 외륜 스페이서(4) 및 내륜(3, 3) 사이에 개재하는 내륜 스페이서(5)를 구비하고 있다. 각 구름 베어링(1)으로서 앵귤러 베어링이 적용되고 있다. 이들 앵귤러 베어링으로 이루어지는 구름 베어링(1, 1)이 배면(背面) 조합으로 설치되어 있다. 각 구름 베어링(1)에 있어서, 외륜(2) 및 내륜(3)의 각 궤도면간에 복수의 전동체(轉動體)(8)가 개재하고, 이들 전동체(8)가 유지기(9)에 의해 원주 등배(等配)로 유지된다.

각 구름 베어링(1)에 있어서, 외륜(2)의 축 방향 양단에 실링 부재(31, 32)가 각각 장착되어 있다. 각 실링 부재(31, 32)는, 외륜(2)에 설치된 원주홈(33, 34)에 외경단을 끼워넣어 장착되고, 내경단의 실 립(31a, 32a)이 내륜(3)의 외주면에 접촉 또는 근접하고 있다. 그리고, 외륜(2)과 내륜(3)과 양측의 실링 부재(31, 32)에 둘러싸여진 베어링 내부에 그리스가 봉입된다.

이 베어링 장치(J)는, 예를 들면, 공작 기계의 주축 지지에 사용된다. 각 구름 베어링(1)의 외륜(2)은 고정측부재인 하우징(6) 내에 고정되고, 내륜(3)은 회전축(회전측부재)인 주축(7)의 외주면에 끼워맞추어진다.

상기 베어링 장치(J)의 냉각 구조에 대하여 설명한다. 외륜 스페이서(4)는, 내주면의 축 방향 중앙부에 환형의 오목부(10)를 가진다. 이 오목부(10)는, 원통면으로 이루어지는 바닥면과, 내경측으로 갈수록 축 방향 폭이 넓어지는 측벽면으로 구성되며, 단면이 직경 방향 외측으로 오목한 대략 사다리꼴형이다. 오목부(10)의 바닥면과 측벽면은 매끄러운 곡면으로 연결되어 있다. 오목부(10)의 바닥면에는, 주위 방향의 복수 개소에 에어 공급구(11)가 개구되어 있다. 에어 공급구(11)는, 접속공(12)을 통하여, 외륜 스페이서(4)의 외주면에 설치된 환형의 도입홈(13)에 접속되어 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 이 예에서는, 에어 공급구(11)의 개수는 3개이며, 원주 방향으로 등배로 되어 있다. 또한, 각 에어 공급구(11)는, 내륜 스페이서(5)(주축(7))의 회전 방향(R)의 전방으로 경사져 있다. 즉, 외륜 스페이서(4)의 축심에 수직한 단면에서의 임의의 반경 방향의 직선(L)으로부터, 이 직선(L)과 직교하는 방향으로 거리 OS 오프셋한 위치에 있다. 그리고, 도 1에서는, 외륜 스페이서(4)를, 에어 공급구(11)의 중심선을 지나는 단면으로 표시하고 있다.

베어링 장치(J)의 외부에 압축 에어 공급 장치(도시하지 않음)가 설치되고, 이 압축 에어 공급 장치로부터, 하우징(6)에 설치된 압축 에어 도입공(46)을 통하고, 도입홈(13)에 압축 에어(A)가 공급된다.

도 1에 있어서, 외륜 스페이서(4)의 내주면에서의 상기 오목부(10)의 축 방향 양측의 부분(외측 내주면부)은, 축 방향 외측으로 갈수록 내경이 커지는 테이퍼 형상을 가지는 테이퍼형 내주면부(16)로 되어 있다. 테이퍼형 내주면부(16)의 축 방향 외측 양단에는, 각각, 에어 공급구(11)와 동일한 수의 배기구(17)가 형성되어 있다. 배기구(17)는, 예를 들면, 도 3의 전개도에 나타낸 바와 같은 직사각형으로 절결된 형상이다. 외륜 스페이서(4)에 인접하여 구름 베어링(1)의 외륜(2)이 배치됨으로써, 배기구(17)는 베어링 장치(J)의 내부와 외부를 연통하는 개구 형상이 된다.

도 1에 있어서, 내륜 스페이서(5)는, 에어 공급구(11)로부터 토출되는 압축 에어(A)가 부딪는 에어 받이부(5a)의 외경이 최소이며, 이 에어 받이부(5a)로부터 축 방향 외측으로 갈수록 외경이 커지고 있다. 이 예의 경우, 에어 받이부(5a)는 내륜 스페이서(5)의 축 방향 중앙부이다. 즉, 내륜 스페이서(5)의 외주면도 테이퍼 형상이다. 이 테이퍼 형상인 내륜 스페이서(5)의 외주면 경사 각도는, 외륜 스페이서(4)의 테이퍼형 내주면부(16)의 경사 각도보다 작다. 내륜 스페이서(5)의 축 방향 단의 외경은, 구름 베어링(1)의 내륜(3)에서의 내륜 스페이서(5)와 대향하는 축 방향 단의 외경보다 크다. 내륜 스페이서(5)는, 에어 받이부(5a)의 축 방향 위치에서 2개의 내륜 스페이서 분할체(5A, 5B)로 분할되어 있다.

내륜 스페이서(5)의 외주면의 일부가, 외륜 스페이서(4)의 내주면에서의 오목부(10)와 테이퍼형 내주면부(16)의 경계부에 대하여 좁은 간극(18)을 통하여 대향하고 있다. 이로써, 외륜 스페이서(4)의 오목부(10)와 내륜 스페이서(5) 사이의 오목부 공간(20)과, 외륜 스페이서(4)의 테이퍼형 내주면부(16)와 내륜 스페이서(5) 사이의 통로 공간(21)이 이격되어, 오목부 공간(20)으로부터 통로 공간(21)으로의 압축 에어(A)의 유통을 제한하고 있다.

상기한 구성으로 이루어지는 베어링 장치의 냉각 구조의 작용에 대하여 설명한다. 이 베어링 장치(J)는, 운전 시 등에, 외륜 스페이서(4)에 설치된 에어 공급구(11)로부터, 냉각용의 압축 에어(A)가 내륜 스페이서(5)의 외주면을 향해 분사된다. 이 때, 압축 에어(A)가 좁은 에어 공급구(11) 내로부터 넓은 오목부 공간(20)으로 토출됨으로써, 압축 에어(A)가 단열 팽창한다. 이로써, 오목부 공간(20)에서는, 압축 에어(A)의 온도가 저하되고, 또한 체적이 증가한다. 체적이 증가함으로써, 압축 에어(A)의 유속이 증대한다. 이와 같이, 저온에서 고속의 압축 에어(A)를 내륜 스페이서(5)로 분사함으로써, 내륜 스페이서(5)를 효율적으로 냉각한다.

오목부 공간(20)의 축 방향 양측에 좁은 간극(18)이 있으므로, 오목부 공간(20)으로부터 통로 공간(21)으로의 압축 에어(A)의 유통이 제한되고 있다. 또한, 에어 공급구(11)가 내륜 스페이서(5)의 회전 방향의 전방으로 경사져 있으므로, 오목부 공간(20) 내를 압축 에어(A)가 원주 방향으로 선회함으로써, 축 방향으로의 흐름이 억제된다. 이로써, 압축 에어(A)가 오목부 공간(20) 내에 오래 머물므로, 내륜 스페이서(5)를 더 한층 효율적으로 냉각할 수 있다. 이와 같이 내륜 스페이서(5)가 효율적으로 냉각됨으로써, 내륜 스페이서(5)에 접하는 구름 베어링(1)이나 주축(7)도 효율적으로 냉각된다.

좁은 간극(18)을 빠져나간 압축 에어(A)는, 외륜 스페이서(4)의 테이퍼형 내주면부(16)와 내륜 스페이서(5)의 외주면 사이의 통로 공간(21)을 축 방향 외측으로 흐른다. 내륜 스페이서(5)의 축 방향 단의 외경이 구름 베어링(1)의 내륜(3)의 축 방향 단의 외경보다 크기 때문에, 실링 부재(31)의 실 립(31a)을 내륜 스페이서(5)가 축 방향으로 덮은 상태로 되어 있고, 압축 에어(A)가 실 립(31a)에 직접 부딪는 것이 방지된다. 통로 공간(21)은, 축 방향 외측으로 갈수록 외륜 스페이서(4)의 테이퍼형 내주면부(16)와 내륜 스페이서(5)의 외주면의 간격이 넓어지고 있으므로, 압축 에어(A)가 통로 공간(21)을 축 방향 외측으로 흐를수록 압력이 저하된다. 이 압력 구배에 의해, 압축 에어(A)를 배기구(17) 측으로 유인하는 작용이 생겨, 배기구(17)로부터 압축 에어(A)가 원활하게 배출된다. 이에 따라, 압축 공기(A)가 베어링 내부로 유입되어 그리스를 배출하는 것을 방지할 수 있다.

다음으로, 이 베어링 장치(J)의 조립 방법에 대하여 도 4를 참조하면서 설명한다. 먼저, 공정(A)에 있어서, 주축(7)에 한쪽(예를 들면, 우측)의 구름 베어링(1)을 조립한다. 이 때, 주축(7)의 스텝부(7a) 또는 주축(7)의 외주에 끼워맞춘 위치 결정 스페이서에 내륜(3)을 접촉시킴으로써, 축 방향의 위치 결정을 행한다. 그 후, 공정(B)∼공정(E)에 있어서, 한쪽(우측)의 내륜 스페이서 분할체(5B), 외륜 스페이서(4), 다른 한쪽(좌측)의 내륜 스페이서 분할체(5A), 및 다른 한쪽(좌측)의 구름 베어링(1)을 순서대로 조립함으로써, 베어링 장치(J)의 조립이 완성된다.

내륜 스페이서(5)가 2개의 내륜 스페이서 분할체(5A, 5B)로 분할되어 있으므로, 상기한 바와 같이 내륜 스페이서(5)의 외주에 외륜 스페이서(4)를 용이하게 조립할 수 있다. 외륜 스페이서(4) 및 내륜 스페이서 분할체(5A, 5B)는, 비교적 간소한 형상이며 가공이 용이하므로, 양산성이 우수하다.

도 5는, 상기 베어링 장치(J)가 조립된 공작 기계의 주축 장치의 일부를 나타낸 단면도이다. 베어링 장치(J)는, 구름 베어링(1, 1)의 외륜(2, 2) 및 외륜 스페이서(4)가 하우징(6)의 내주면에 끼워맞추어지고, 구름 베어링(1, 1)의 내륜(3, 3) 및 내륜 스페이서(5)가 공작 기계의 주축(7)의 외주면에 끼워맞추어져 있다. 예를 들면, 외륜(2) 및 외륜 스페이서(4)는 하우징(6)에 대하여 틈새 끼워맞춤(clearance fit)으로 되어 있고, 내륜(3) 및 내륜 스페이서(5)는 축(7)에 대하여 억지 끼워맞춤(interference fit)으로 되어 있다. 한쪽(도면의 우측)의 구름 베어링(1)의 외륜(2)은 하우징(6)의 스텝부(6a)로 축 방향의 위치 결정이 되고, 상기 구름 베어링(1)의 내륜(3)은 위치 결정 스페이서(41)에 의해 축 방향의 위치 결정이 되어 있다. 그리고, 다른 한쪽(도면의 좌측)의 구름 베어링(1)의 외륜(2) 및 내륜(3)에, 외륜 가압부(42) 및 내륜 가압부(43)를 각각 강하게 가압함으로써, 베어링 장치(J)가 하우징(6)에 고정되어 있다.

하우징(6) 및 외륜 가압부(42)에는, 압축 에어 공급 장치(45)로부터 송풍되는 냉각용의 압축 에어(A)를 베어링 장치(J)에 도입하는 압축 에어 도입공(46)이 설치되어 있다. 이 압축 에어 도입공(46)은, 외륜 스페이서(4)의 외주면에 설치된 상기 도입홈(13)과 연통하고 있다. 또한, 하우징(6) 및 외륜 가압부(42)에는 배기공(47)이 설치되고, 이 배기공(47)은 외륜 스페이서(5)의 상기 배기구(17)와 연통하고 있다.

이 베어링 장치(J)의 냉각 구조는, 앞서 설명한 바와 같이 구름 베어링(1) 및 주축(7)의 냉각 효과가 높으므로, 주축 장치(J)를 고속 영역에서 운전시키는 것이 가능하게 된다. 이에 따라, 이 베어링 장치(J)를, 공작 기계의 주축(7)의 지지에 바람직하게 사용할 수 있다.

이상, 실시예에 따라 본 발명을 실시하기 위한 형태를 설명하였으나, 여기서 공개한 실시형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아닌 특허청구의 범위에 의해 나타내고, 특허청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

1…구름 베어링
2…외륜
3…내륜
4…외륜 스페이서
5…내륜 스페이서
5A, 5B…내륜 스페이서 분할체
5a…에어 받이부
6…하우징
7…주축(회전축)
10…오목부
11…에어 공급구
16…테이퍼형 내주면부
17…배기구
18…좁은 간극
J…베어링 장치

Claims

축 방향으로 배열되는 복수의 구름 베어링(rolling bearing);
상기 복수의 구름 베어링의 외륜 사이에 개재하는 외륜 스페이서(outer ring spacer);
상기 복수의 구름 베어링의 내륜 사이에 개재하는 내륜 스페이서(inner ring spacer);
상기 외륜 스페이서 및 상기 외륜 스페이서가 설치되는 하우징; 및
상기 내륜 스페이서 및 상기 내륜 스페이서가 끼워맞추어지는 회전축
을 포함하고,
각각의 구름 베어링은, 외경단(外徑端)이 상기 외륜에 장착되고 내경단(內徑端)의 실 립(seal lip)이 상기 내륜의 외경면에 접촉 또는 근접하는 실링 부재가 축 방향 단부(端部)에 설치되고, 상기 외륜과 상기 내륜과 상기 실링 부재로 둘러싸여진 베어링 내부에 봉입(封入)된 그리스에 의해 윤활되는 베어링 장치를 냉각시키는 구조로서,
상기 외륜 스페이서는, 내주면(內周面)에 환형(環形)의 오목부를 가지고,
상기 오목부의 바닥면에 상기 내륜 스페이서의 외주면을 향해 압축 에어를 토출(吐出)하는 에어 공급구가 개구(開口)되고,
상기 외륜 스페이서의 상기 내주면에서의 상기 오목부의 축 방향 양측의 부분인 외측 내주면부는 축 방향 외측으로 갈수록 내경이 커지는 단면 형상이며,
상기 외측 내주면부의 축 방향 외측단에 상기 압축 에어를 외부로 배출하는 배기구가 형성되어 있고,
상기 내륜 스페이서는, 외주면(外周面)의 일부가 상기 외륜 스페이서의 상기 내주면에서의 상기 오목부와 상기 외측 내주면부와의 경계부에 대하여 압축 에어의 유통을 제한하는 좁은 간극(narrowed gap)을 통하여 대향하고,
상기 내륜 스페이서의 상기 외주면은, 상기 좁은 간극으로부터 축 방향 외측으로 갈수록 상기 외측 내주면부와의 간격이 넓어지고,
상기 내륜 스페이서의 축 방향 단의 외경이, 상기 구름 베어링의 상기 내륜에서의 상기 내륜 스페이서와 대향하는 축 방향 단의 외경보다 큰,
베어링 장치의 냉각 구조.
제1항에 있어서,
상기 외륜 스페이서의 상기 외측 내주면부는, 축 방향 외측으로 갈수록 내경이 커지는 테이퍼 형상인, 베어링 장치의 냉각 구조.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 내륜 스페이서의 상기 외주면은, 외경이, 상기 에어 공급구로부터 토출되는 압축 에어가 부딪는 부분인 에어 받이부에 있어서 최소이며, 상기 에어 받이부로부터 축 방향 외측으로 갈수록 커지는 테이퍼 형상인, 베어링 장치의 냉각 구조.
제3항에 있어서,
상기 내륜 스페이서는, 상기 에어 받이부의 축 방향 위치에서 2개의 내륜 스페이서 분할체로 분할되어 있는, 베어링 장치의 냉각 구조.