JP2000271804A - 回転装置 - Google Patents

回転装置

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JP2000271804A
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    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/54Systems consisting of a plurality of bearings with rolling friction
    • F16C19/55Systems consisting of a plurality of bearings with rolling friction with intermediate floating or independently-driven rings rotating at reduced speed or with other differential ball or roller bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Turning (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転周速が小さいベアリングを用いても、ベ
アリングに負担をかけずに回転軸を高速回転させること
ができる回転装置を提供する。 【解決手段】 軸を回転させる装置において、回転軸と
非回転部の間に回転部材を配置し、回転軸と回転部材の
間にベアリングを配置し、回転部材と非回転部の間にベ
アリングを配置して回転軸と回転部材を回転させる構成
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、軸を回転させる回
転装置と、それを設けた工作機械の主軸頭に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、軸を回転させる回転装置において
高速で回転軸を回転させるには、高速回転に適するベア
リングを使用しなければならなかった。回転軸を高速回
転させると、ベアリングに大きな負担がかかるため、ベ
アリングの安定性や、ベアリングの使用寿命の点からも
改善が望まれていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、回転周速が
小さいベアリングを用いても、ベアリングに負担をかけ
ずに回転軸を高速回転させることができる回転装置を提
供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の1つの解決手段
は、回転軸と非回転部の間に回転部材を配置し、回転軸
と回転部材の間にベアリングを設けるとともに、回転部
材と非回転部の間にベアリングを設けたことを特徴とす
る回転装置である。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明は、軸を回転させる回転装
置に関する。本発明の典型例は、回転軸と非回転部の間
に回転部材たとえば回転スリーブを配置する。そして、
回転軸と回転スリーブの間にベアリングを配置し、回転
スリーブと非回転部の間にベアリングを配置する。
【0006】好ましくは、本発明は、工作機械の主軸頭
に適用する。そして、主軸と回転スリーブにそれぞれギ
ヤを取付け、それぞれのギヤと噛合うピニオンを有する
ピニオン軸を回転させることにより主軸と回転スリーブ
を回転させる。
【0007】また、回転スリーブの内側にインターナル
ギヤを配置し、主軸に取りつけられたギヤを移動してイ
ンターナルギヤに噛合せ、主軸と回転スリーブを一体的
に回転させることができるようにするのが好ましい。
【0008】前述の形態とは別の形態として、主軸と回
転スリーブをそれぞれ独立のモーターによって回転させ
ることもできる。
【0009】
【実施例】図1は、本発明の回転装置の原理図である。
【0010】回転装置は、回転軸10と、回転部材12と、
非回転部14と、ベアリング16、18と、駆動源20、22とか
らなる。
【0011】回転軸10と非回転部14の間に回転部材12が
配置されている。回転軸10と回転部材12の間にベアリン
グ16が配置されている。回転部材12と非回転部14の間に
ベアリング18が配置されている。回転軸10は、駆動源20
によって回転させることができる。回転部材12は、駆動
源22によって回転させることができる。なお、回転軸10
と回転部材12の駆動源20、22は共通のものを使用しても
よい。
【0012】回転軸10を回転させるとともに回転部材12
を回転させると、回転軸10と回転部材12の相対速度は回
転軸10の回転周速から回転部材12の回転周速を引いたも
のになる。たとえば、回転軸10を30000rpmで回転させ、
回転部材12を15000rpmで回転させる。回転軸10と回転部
材12の相対速度は、15000rpmとなる。回転部材12と非回
転部14の相対速度も15000rpmである。
【0013】したがって、たとえば回転周速15000rpmの
ベアリング16、18を使って、30000rpmで回転軸10を回転
させることができる。
【0014】図2は、本発明の好適な実施例による主軸
頭を有する工作機械を示す。
【0015】工作機械は、主軸頭24と、コラム26と、ベ
ース28と、サドル30と、テーブル32とからなる。加工の
際には、モーター34によりサドル30をY方向に移動し、
テーブル32をX方向に移動してワークWの位置決めをす
る。主軸36を回転させて主軸頭24をZ方向に移動し、ワ
ークWを加工することができる。なお、本発明は、マシ
ニングセンターや、その他の工作機械一般に適用でき
る。
【0016】図3は、図1の主軸頭の一部拡大図であ
る。
【0017】主軸36と非回転部38の間に回転スリーブ40
が配置されている。主軸36と回転スリーブ40の間には、
回転スリーブ内側ベアリング42、43が配置されている。
回転スリーブ40と非回転部38の間には、回転スリーブ外
側ベアリング44、45が配置されている。
【0018】主軸36には、高速ギヤ46が取りつけられて
いる。回転スリーブ40には、低速ギヤ48が取りつけられ
ている。高速ギヤ46と低速ギヤ48は、入力軸50に取りつ
けられた高速側ピニオン52と低速側ピニオン54とそれぞ
れ噛み合っている。
【0019】主軸頭24は、入力軸50を有する。入力軸50
を回転させると、主軸36と回転スリーブ40を回転させる
ことができる。高速ギヤ46が取りつけられた主軸36は、
高速で回転する。低速ギヤ48が取りつけられた回転スリ
ーブ40は低速で回転する。主軸36と回転スリーブ40の相
対速度は、主軸36の回転周速から回転スリーブ40の回転
周速を引いたものになる。たとえば、主軸36を30000rpm
で回転させ、回転スリーブ40を10000rpmで回転させる。
主軸36と回転スリーブ40の相対速度は、20000rpmとな
る。回転スリーブ40と非回転部38の相対速度は、10000r
pmである。
【0020】したがって、たとえば回転周速20000rpmの
ベアリング42、43と回転周速10000rpmのベアリング44、
45を用いて、30000rpmで主軸36を回転させることができ
る。
【0021】主軸36に取りつけられた高速ギヤ46は、ギ
ヤシフター56により主軸方向に移動することができる。
回転スリーブ40の内側には、インターナルギヤ58を取り
つけることができる。インターナルギヤ58には高速ギヤ
46を噛み合わせて、高速ギヤ46と回転スリーブ40を一体
的に回転させることができる。
【0022】したがって、シフトギヤをシフトさせて高
速ギヤ46をインターナルギヤ58に噛み合わせることによ
って、主軸36と回転スリーブ40が一体となり、低速レン
ジの回転が可能である。つまり、高速、低速の2段変速
が可能である。
【0023】図4は、本発明の別の実施例による主軸頭
の一部拡大断面図である。
【0024】主軸36と非回転部38の間に回転スリーブ40
が配置されている。主軸36と回転スリーブ40は、固定部
材60により固定して一体にすることができる。主軸36と
回転スリーブ40の間には、回転スリーブ内側ベアリング
42、43が配置されている。回転スリーブ40と非回転部38
の間には、回転スリーブ外側ベアリング44、45が配置さ
れている。
【0025】主軸36には、高速モーター62が取りつけら
れている。回転スリーブ40には、低速ギヤ48が取りつけ
られている。低速ギヤ48は、低速ピニオン64と噛み合っ
ている。低速ピニオン64は、低速モーター66に取りつけ
られている。高速モーター62は、ブレーキ68で主軸36が
回転するのを停止させることができる。低速モーター66
は、ブレーキ70で回転スリーブ40が回転しないように固
定することができる。
【0026】この実施例では、主軸頭24にモーターを2
個取りつけていることによって、低速モード、高速モー
ド、超高速モードの3つのモードで主軸36を回転させる
ことができる。
【0027】低速モードでは、回転スリーブ40とスピン
ドル36を固定し、低速側モーター66のみ回転し、高速モ
ーター62をフリーにする。
【0028】高速モードでは、ブレーキ70で低速モータ
ー66を固定し、高速モーター62のみにて回転する。スピ
ンドル36の回転イナーシャが小さいので、高速での回転
と停止が可能である。
【0029】超高速モードでは、低速側モーター66と高
速側モーター62の両方を回転させることができる。超高
速モードでは、主軸36と回転スリーブ40の相対速度は、
主軸36の回転周速から回転スリーブ40の回転周速を引い
たものになる。たとえば、主軸36を35000rpmで回転さ
せ、回転スリーブ40を15000rpmで回転させる。主軸36と
回転スリーブ40の相対速度は、20000rpmとなる。回転ス
リーブ40と非回転部38の相対速度は、15000rpmである。
【0030】したがって、たとえば回転周速20000rpmの
ベアリング42、43と回転周速15000rpmのベアリング44、
45を使って、35000rpmで主軸36を回転させることができ
る。
【0031】図5は、図3の主軸頭の変形例を示す。
【0032】主軸36と非回転部38の間に、回転スリーブ
140、240が配置されている。主軸36と回転スリーブ140
の間には、ベアリング142、143が配置されている。回転
スリーブ140と回転スリーブ240の間には、ベアリング14
4、145が配置されている。回転スリーブ240と非回転部3
8の間には、ベアリング244、245が配置されている。
【0033】主軸36には、高速ギヤ72が取りつけられて
いる。回転スリーブ40には、中速ギヤ74が取りつけられ
ている。回転スリーブ40には、低速ギヤ76が取りつけら
れている。高速ギヤ72、中速ギヤ74、低速ギヤ76は、入
力軸50に取りつけられた高速側ピニオン78、中速側ピニ
オン80、低速側ピニオン82とそれぞれ噛み合っている。
【0034】入力軸50を回転させると、ピニオン78、8
0、82とギヤ72、74、76を介して、主軸36と回転スリー
ブ140、240を回転させることができる。高速ギヤ72が取
りつけられた主軸36は、高速で回転する。中速ギヤ74が
取りつけられた回転スリーブ140は中速で回転する。低
速ギヤ76が取りつけられた回転スリーブ240は低速で回
転する。主軸36と回転スリーブ140の相対速度は、主軸3
6の回転周速から回転スリーブ140の回転周速を引いたも
のになる。回転スリーブ140と回転スリーブ240の相対速
度は、回転スリーブ140の回転周速から回転スリーブ240
の回転周速を引いたものになる。たとえば、主軸36を60
000rpmで回転させ、回転スリーブ140を40000rpmで回転
させる。さらに、回転スリーブ240を20000rpmで回転さ
せる。よって、主軸36と回転スリーブ140の相対速度
は、20000rpmとなる。回転スリーブ140と回転スリーブ2
40の相対速度は、20000rpmとなる。回転スリーブ240と
非回転部38の相対速度は、20000rpmである。
【0035】したがって、回転周速20000rpmのベアリン
グ142、143、144、145、244、245を使って、60000rpmで
主軸36を回転させることができる。
【0036】なお、本変形例において主軸36と回転スリ
ーブ140、240はそれぞれモーターで回転させてもよい。
【0037】本発明は、以上の実施例に限定されるもの
ではない。
【0038】回転軸と固定軸の間に配置する回転スリー
ブは、3つ以上であってもよい。その場合、主軸をかな
り高速に回転することもできる。
【0039】また、主軸や回転スリーブを回転させる駆
動源は、主軸や回転スリーブを回転させることができる
ものであればなんでもよい。ベルト駆動やその他の方式
で軸や回転スリーブを回転させてもよい。
【0040】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、回転周速の小
さいベアリングを用いても、ベアリングに大きな負担を
かけずに回転軸を高速回転させることができる。
【0041】請求項2の発明によれば、回転周速の小さ
いベアリングを用いても、ベアリングに大きな負担をか
けずに主軸を高速回転させることができる。
【0042】請求項3の発明によれば、回転周速の小さ
いベアリングを用いてもベアリングに大きな負担をかけ
ずに、1つの入力軸で主軸を高速回転させ、回転スリー
ブを回転させることができる。
【0043】請求項4の発明によれば、回転周速の小さ
いベアリングを用いてもベアリングに大きな負担をかけ
ずに、1つの入力軸で主軸を高速回転させ、回転スリー
ブを回転させることができる。また、主軸の高速回転と
低速回転の2段変速が可能となる。
【0044】請求項5の発明によれば、回転周速の小さ
いベアリングを用いてもベアリングに大きな負担をかけ
ずに主軸を高速回転することができる。また、低速、高
速、超高速の3つのモードから選択して主軸を回転させ
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の回転装置の原理図。
【図2】本発明の好適な1つの実施例による主軸頭を有
する工作機械を示す図。
【図3】図1の主軸頭の一部拡大図。
【図4】本発明の別の実施例による主軸頭の一部拡大断
面図。
【図5】図3の主軸頭の変形例を示す図。
【符号の説明】
10 回転軸 12、140、240 回転部材 14 非回転部 16、18、42、43、44、45、142、143、144、145、244、2
45 ベアリング 20、22 駆動源 24 主軸頭 26 コラム 28 ベース 30 サドル 32 テーブル 34 モーター 36 主軸 38 非回転部 40 回転スリーブ 46 高速ギヤ 48 低速ギヤ 50 入力軸 52 高速側ピニオン 54 低速側ピニオン 56 ギヤシフター 58 インターナルギヤ 60 固定部材 62 高速モーター 64 低速ピニオン 66 低速モーター 68、70 ブレーキ 72 高速ギヤ 74 中速ギヤ 76 低速ギヤ 78 高速側ピニオン 80 中速側ピニオン 82 低速側ピニオン

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転軸(10、36)と非回転部(14、38)の
    間に回転部材(12、40、140、240)を配置し、回転軸(1
    0、36)と回転部材(12、40、140)の間にベアリング(18、
    42、43、142、143)を設けるとともに、回転部材(12、24
    0)と非回転部(14)の間にベアリング(18、44、45、244、
    245)を設けたことを特徴とする回転装置。
  2. 【請求項2】 主軸(36)と非回転部(38)を有する工作機
    械の主軸頭(24)において、主軸(36)と非回転部(38)の間
    に回転部材(40、140、240)を配置し、主軸(36)と回転部
    材(40、140、240)の間にベアリング(142、143、244、24
    5)を設けるとともに、回転部材(40、140、240)と非回転
    部(38)の間にベアリング(142、143、244、245)を設けた
    ことを特徴とする主軸頭。
  3. 【請求項3】 入力軸(50)にピニオン(52、54、78、8
    0、82)を取りつけ、主軸(36)と回転部材(40、140、240)
    にそれぞれギヤ(46、48、72、74、76)を取付け、それぞ
    れのギヤ(46、48、72、74、76)を入力軸に取りつけたピ
    ニオン(52、54、78、80、82)と噛み合わせ、入力軸(50)
    を回転させて主軸(36)と回転部材(40、140、240)を回転
    させることを特徴とする請求項2に記載の主軸頭。
  4. 【請求項4】 回転部材(40、140)にインターナルギヤ
    (58)を配置し、主軸(36)に取りつけられたギヤ(46)を移
    動してインターナルギヤ(58)に噛合せ、主軸(36)と回転
    部材(40、140)を一体的に回転させることができること
    を特徴とする請求項3に記載の主軸頭。
  5. 【請求項5】 主軸(36)と回転部材(40、140、240)をそ
    れぞれ独立のモーター(62、66)によって回転させること
    を特徴とする請求項2に記載の主軸頭。
  6. 【請求項6】 回転部材が回転スリーブである請求項2
    〜5のいずれか1項に記載の主軸頭。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1688631A2 (en) * 2005-02-08 2006-08-09 Kitamura Machinery Co. Ltd. Rotary apparatus
CN102537242A (zh) * 2010-12-01 2012-07-04 现代自动车株式会社 张紧轮设备
WO2016035885A1 (ja) * 2014-09-05 2016-03-10 ヤマザキマザック株式会社 工作機械

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