JP2002292503A - 工作機械の主軸装置 - Google Patents
工作機械の主軸装置Info
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- JP2002292503A JP2002292503A JP2001094573A JP2001094573A JP2002292503A JP 2002292503 A JP2002292503 A JP 2002292503A JP 2001094573 A JP2001094573 A JP 2001094573A JP 2001094573 A JP2001094573 A JP 2001094573A JP 2002292503 A JP2002292503 A JP 2002292503A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 運転中の軸受の予圧変化による切削性能の低
下および軸受の焼付きの危険を防止することのできる工
作機械の主軸装置を提供すること。 【解決手段】 回転軸方向に、軸受４の外輪４Ａの内側
および外側に設置した荷重センサ１３Ａ、１３Ｂと、荷
重センサ１３Ａ、１３Ｂから出力されるアナログ信号を
入力として、デジタル信号に変換する変換装置１６Ａ、
１６Ｂと、そのデジタル信号を入力として、表示データ
を演算する制御装置１７と、前記制御装置１７から出力
される表示データを表示する表示装置２０と、軸受４、
７に予圧を作用させる手段として、軸受４、７の外輪４
Ａ、７Ａ間に軸方向に力を発生させるアクチュエータ２
３と、制御装置１７から出力される制御信号によりアク
チュエータ２３に推力を発生させる制御ユニット２４と
から成ることを特徴とする工作機械の主軸装置とした。
下および軸受の焼付きの危険を防止することのできる工
作機械の主軸装置を提供すること。 【解決手段】 回転軸方向に、軸受４の外輪４Ａの内側
および外側に設置した荷重センサ１３Ａ、１３Ｂと、荷
重センサ１３Ａ、１３Ｂから出力されるアナログ信号を
入力として、デジタル信号に変換する変換装置１６Ａ、
１６Ｂと、そのデジタル信号を入力として、表示データ
を演算する制御装置１７と、前記制御装置１７から出力
される表示データを表示する表示装置２０と、軸受４、
７に予圧を作用させる手段として、軸受４、７の外輪４
Ａ、７Ａ間に軸方向に力を発生させるアクチュエータ２
３と、制御装置１７から出力される制御信号によりアク
チュエータ２３に推力を発生させる制御ユニット２４と
から成ることを特徴とする工作機械の主軸装置とした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、工作機械の主軸
の軸受に関し、特にころがり軸受に予圧を与える予圧付
与式の主軸装置に関する。
の軸受に関し、特にころがり軸受に予圧を与える予圧付
与式の主軸装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】主軸装置においては、軸受の半径方向お
よび軸方向の位置決めを正確にすると共に、軸受の振れ
を抑え、軸受の剛性を高める目的で、アンギュラ玉軸受
のようなスラスト荷重を受けることのできるころがり軸
受に予圧をかけることが一般的に行われており、予圧の
方式には、定位置予圧と定圧予圧がある。
よび軸方向の位置決めを正確にすると共に、軸受の振れ
を抑え、軸受の剛性を高める目的で、アンギュラ玉軸受
のようなスラスト荷重を受けることのできるころがり軸
受に予圧をかけることが一般的に行われており、予圧の
方式には、定位置予圧と定圧予圧がある。
【０００３】従来のマシニングセンタ主軸に多く採用さ
れているアンギュラ玉軸受で構成される定位置予圧方式
の主軸装置について、図４により説明する。主軸１はア
ンギュラ玉軸受４、７により回転自由に支持され、アン
ギュラ玉軸受４、７は内径間座５と外径間座６の長さに
差をつけて予圧を与えられるようになっている。
れているアンギュラ玉軸受で構成される定位置予圧方式
の主軸装置について、図４により説明する。主軸１はア
ンギュラ玉軸受４、７により回転自由に支持され、アン
ギュラ玉軸受４、７は内径間座５と外径間座６の長さに
差をつけて予圧を与えられるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しょうとする課題】主軸１を高速で回転さ
せると、アンギュラ玉軸受４、７の発熱により軸受周り
の温度が上昇し、起動時に均一温度であった主軸装置各
部は、発熱源からの熱流入、外部への放熱および各部の
熱容量に応じて温度上昇する。
せると、アンギュラ玉軸受４、７の発熱により軸受周り
の温度が上昇し、起動時に均一温度であった主軸装置各
部は、発熱源からの熱流入、外部への放熱および各部の
熱容量に応じて温度上昇する。
【０００５】このため各部が均一に温度上昇することは
ほとんどなく、一般には、ハウジング３側より、主軸１
側の方が温度上昇は大きくなる。軸方向の熱膨張差に起
因する予圧変動を考察すると、主軸１側に配置されてい
るアンギュラ玉軸受４、７の内輪４Ｂ、７Ｂ側部品の熱
膨張が、ハウジング３側に配置されている外輪４Ａ、７
Ａ側部品の熱膨張より大きくなる。従って内径間座５に
対し外径間座６の長さが相対的に短くなり、外輪４Ａ、
７Ａを互いに押し離す力が減少し予圧がを低下する。
ほとんどなく、一般には、ハウジング３側より、主軸１
側の方が温度上昇は大きくなる。軸方向の熱膨張差に起
因する予圧変動を考察すると、主軸１側に配置されてい
るアンギュラ玉軸受４、７の内輪４Ｂ、７Ｂ側部品の熱
膨張が、ハウジング３側に配置されている外輪４Ａ、７
Ａ側部品の熱膨張より大きくなる。従って内径間座５に
対し外径間座６の長さが相対的に短くなり、外輪４Ａ、
７Ａを互いに押し離す力が減少し予圧がを低下する。
【０００６】一方、半径方向の熱膨張差に起因するアン
ギュラ玉軸受４、７の予圧変動に着目すると、主軸１側
に配置されている内輪４Ｂ、７Ｂの熱膨張が、ハウジン
グ３側に配置されている外輪４Ａ、７Ａの熱膨張より大
きくなるため、アンギュラ玉軸受４、７の玉４Ｃ、７Ｃ
を圧縮する方向に作用し、内径間座６側に軸方向の圧縮
荷重が発生し、予圧は増加することになる。
ギュラ玉軸受４、７の予圧変動に着目すると、主軸１側
に配置されている内輪４Ｂ、７Ｂの熱膨張が、ハウジン
グ３側に配置されている外輪４Ａ、７Ａの熱膨張より大
きくなるため、アンギュラ玉軸受４、７の玉４Ｃ、７Ｃ
を圧縮する方向に作用し、内径間座６側に軸方向の圧縮
荷重が発生し、予圧は増加することになる。
【０００７】このように、主軸１を運転することにより
予圧は変化する。予圧が増加するか減少するかは、使用
材質、寸法公差など設計によって異なってくる。予圧が
減少する場合にはアンギュラ玉軸受４、７の剛性が低下
したり、アンギュラ玉軸受４、７にすきまを生じて、切
削性能を低下させるという問題があった。
予圧は変化する。予圧が増加するか減少するかは、使用
材質、寸法公差など設計によって異なってくる。予圧が
減少する場合にはアンギュラ玉軸受４、７の剛性が低下
したり、アンギュラ玉軸受４、７にすきまを生じて、切
削性能を低下させるという問題があった。
【０００８】一方、予圧が増加すると、軸受荷重の増加
をもたらし、それがアンギュラ玉軸受４、７の発熱増加
につながり、さらに予圧を増加させるという悪循環によ
り、短時間のうちにアンギュラ玉軸受４、７の焼き付き
を生じるという問題があった。
をもたらし、それがアンギュラ玉軸受４、７の発熱増加
につながり、さらに予圧を増加させるという悪循環によ
り、短時間のうちにアンギュラ玉軸受４、７の焼き付き
を生じるという問題があった。
【０００９】本発明の目的は、運転中の軸受の予圧変化
による切削性能の低下および軸受の焼付きの危険を防止
することのできる工作機械の主軸装置を提供することで
ある。
による切削性能の低下および軸受の焼付きの危険を防止
することのできる工作機械の主軸装置を提供することで
ある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は回転軸を支持する対をなすころがり軸受
の内輪と外輪との間にそれぞれ設けられている内径間座
と外径間座との軸方向の寸法差によって前記ころがり軸
受に作用する予圧を管理する工作機械の主軸装置におい
て、回転軸方向に、前記軸受の外輪の内側および外側に
設置した荷重センサと、荷重センサから出力されるアナ
ログ信号を入力として、デジタル信号に変換する変換装
置と、前記変換装置から出力されるデジタル信号を入力
として、表示データを演算する制御装置と、前記制御装
置から出力される表示データを表示する表示装置とから
成ることを特徴とするものである。
めに、本発明は回転軸を支持する対をなすころがり軸受
の内輪と外輪との間にそれぞれ設けられている内径間座
と外径間座との軸方向の寸法差によって前記ころがり軸
受に作用する予圧を管理する工作機械の主軸装置におい
て、回転軸方向に、前記軸受の外輪の内側および外側に
設置した荷重センサと、荷重センサから出力されるアナ
ログ信号を入力として、デジタル信号に変換する変換装
置と、前記変換装置から出力されるデジタル信号を入力
として、表示データを演算する制御装置と、前記制御装
置から出力される表示データを表示する表示装置とから
成ることを特徴とするものである。
【００１１】この様にすれば、軸受外輪の軸方向に作用
する前方からの力および後方からの力の検出を自動的に
行なうことができ、検出した力を表示装置に表示するの
で、作業者は運転中の軸受の予圧変化をいつでも目で見
ることができる。表示は、例えば数値、グラフで表示
し、判定し易いようにすることができる。
する前方からの力および後方からの力の検出を自動的に
行なうことができ、検出した力を表示装置に表示するの
で、作業者は運転中の軸受の予圧変化をいつでも目で見
ることができる。表示は、例えば数値、グラフで表示
し、判定し易いようにすることができる。
【００１２】また請求項２にあっては前記記載の主軸装
置において、軸受に予圧を作用させる手段として、軸受
の外輪間に軸方向に力を発生させるアクチュエータと、
前記制御装置から出力される制御信号によりアクチュエ
ータに推力を発生させる制御ユニットとから成ることを
特徴とするものである。この様にすれば、軸受外輪の軸
方向に、制御された力を自動的に加えることができる。
置において、軸受に予圧を作用させる手段として、軸受
の外輪間に軸方向に力を発生させるアクチュエータと、
前記制御装置から出力される制御信号によりアクチュエ
ータに推力を発生させる制御ユニットとから成ることを
特徴とするものである。この様にすれば、軸受外輪の軸
方向に、制御された力を自動的に加えることができる。
【００１３】また請求項３にあっては前記荷重センサと
して圧電素子を用いたことを特徴とするものである。こ
の様にすれば、軸受部の狭い場所でもコンパクトに軸受
の外輪部組み込むことができる。
して圧電素子を用いたことを特徴とするものである。こ
の様にすれば、軸受部の狭い場所でもコンパクトに軸受
の外輪部組み込むことができる。
【００１４】また請求項４にあっては軸方向に力を発生
させるアクチュエータとして油圧シリンダを用いたこと
を特徴とするものである。この様にすれば、油圧を圧力
制御することにより、軸受外輪の軸方向に力を自動的
に、かつ容易に加えることができる。
させるアクチュエータとして油圧シリンダを用いたこと
を特徴とするものである。この様にすれば、油圧を圧力
制御することにより、軸受外輪の軸方向に力を自動的
に、かつ容易に加えることができる。
【００１５】また請求項５にあっては軸方向に力を発生
させるアクチュエータとして圧電素子を用いたことを特
徴とするものである。この様にすれば、電圧制御するこ
とにより、軸受外輪の軸方向に力を自動的に、かつ容易
に加えることができる。
させるアクチュエータとして圧電素子を用いたことを特
徴とするものである。この様にすれば、電圧制御するこ
とにより、軸受外輪の軸方向に力を自動的に、かつ容易
に加えることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】実施例１ 以下本発明の実施例１を図１に基づいて説明する。従来
例と同一部材は同一番号を付し、新たに追加された部材
のみ新番号を付して説明する。１は主軸であり、スラス
トとラジアル荷重を受けることのできるころがり軸受と
してアンギュラ玉軸受４、７によりハウジング３に回転
自在に支持されている。アンギュラ玉軸受４、７は、内
輪４Ｂ、７Ｂに対し外輪４Ａ、７Ａが互いに外向き、す
なわち外輪４Ａは図１において左向き、外輪７Ａは図１
において右向きのスラスト荷重を受けるように互いに対
をなして配置されている。
例と同一部材は同一番号を付し、新たに追加された部材
のみ新番号を付して説明する。１は主軸であり、スラス
トとラジアル荷重を受けることのできるころがり軸受と
してアンギュラ玉軸受４、７によりハウジング３に回転
自在に支持されている。アンギュラ玉軸受４、７は、内
輪４Ｂ、７Ｂに対し外輪４Ａ、７Ａが互いに外向き、す
なわち外輪４Ａは図１において左向き、外輪７Ａは図１
において右向きのスラスト荷重を受けるように互いに対
をなして配置されている。
【００１７】内輪４Ｂの左側は、主軸１の先端側の段差
部１ａに押し当てられており、内輪４Ｂの右側は、内径
間座５および内輪７Ｂを介して主軸１のねじにねじ込ん
だ軸受ナット８により締め付け、固定されている。
部１ａに押し当てられており、内輪４Ｂの右側は、内径
間座５および内輪７Ｂを介して主軸１のねじにねじ込ん
だ軸受ナット８により締め付け、固定されている。
【００１８】他方、外輪７Ａの右側は、ハウジング３の
段差部３ａに、外輪４Ａは前間座１４、荷重センサ１３
Ｂおよび後間座１５を介して外輪７Ａに押し当てられて
おり、外輪４Ａの左端は、前ふた１１の肩１１ａと外輪
４Ａとの間に挟み込まれたスペーサ１２と、荷重センサ
１３Ａを介して前ふた１１をボルト１９でハウジング３
に取付けることで固定されている。
段差部３ａに、外輪４Ａは前間座１４、荷重センサ１３
Ｂおよび後間座１５を介して外輪７Ａに押し当てられて
おり、外輪４Ａの左端は、前ふた１１の肩１１ａと外輪
４Ａとの間に挟み込まれたスペーサ１２と、荷重センサ
１３Ａを介して前ふた１１をボルト１９でハウジング３
に取付けることで固定されている。
【００１９】制御装置１７は、荷重センサ１３Ａと接続
している変換装置１６Ａ、および荷重センサ１３Ｂと接
続している変換装置１６Ｂと接続されており、さらに表
示装置２０と接続されている。
している変換装置１６Ａ、および荷重センサ１３Ｂと接
続している変換装置１６Ｂと接続されており、さらに表
示装置２０と接続されている。
【００２０】以上の構成のもとで、本装置は以下の動作
を行なう。主軸１を高速で回転させるとアンギュラ玉軸
受４、７の熱膨張によって主軸１周りに配置されている
内輪４Ｂ、７Ｂの熱膨張が、ハウジング３側に配置され
ている外輪４Ａ、７Ａの熱膨張より大きくなるため、内
径間座５に対して後間座１５の長さが相対的に短くな
り、外輪４Ａと外輪７Ａを互いに押し離す力が減少す
る。この力を荷重センサ１３Ａ、１３Ｂは検出する。
を行なう。主軸１を高速で回転させるとアンギュラ玉軸
受４、７の熱膨張によって主軸１周りに配置されている
内輪４Ｂ、７Ｂの熱膨張が、ハウジング３側に配置され
ている外輪４Ａ、７Ａの熱膨張より大きくなるため、内
径間座５に対して後間座１５の長さが相対的に短くな
り、外輪４Ａと外輪７Ａを互いに押し離す力が減少す
る。この力を荷重センサ１３Ａ、１３Ｂは検出する。
【００２１】変換装置１６Ａ、１６Ｂは、荷重センサ１
３Ａ、１３Ｂで検出した力をアナログ信号として入力
し、デジタル信号に変換して制御装置１７に送り出す。
制御装置１７は、この信号を解析してアンギュラ玉軸受
４、７に作用している予圧を演算する。予圧の演算は主
軸１に切削負荷が作用していない時、つまり非切削運転
時に成立つものである。非切削運転時に予圧を適正にし
ておけば切削負荷が作用しても何ら問題はないからであ
る。具体的には、非切削運転時に前記変換装置１６Ａ、
１６Ｂからの信号を力に換算し、それぞれＦ１、Ｆ２、
そして、アンギュラ玉軸受４、７に作用している予圧を
ＦＰとすると、次のように、 ＦＰ＝Ｆ２−Ｆ１ と演算する。そして、表示データに変換して表示装置２
０に出力する。
３Ａ、１３Ｂで検出した力をアナログ信号として入力
し、デジタル信号に変換して制御装置１７に送り出す。
制御装置１７は、この信号を解析してアンギュラ玉軸受
４、７に作用している予圧を演算する。予圧の演算は主
軸１に切削負荷が作用していない時、つまり非切削運転
時に成立つものである。非切削運転時に予圧を適正にし
ておけば切削負荷が作用しても何ら問題はないからであ
る。具体的には、非切削運転時に前記変換装置１６Ａ、
１６Ｂからの信号を力に換算し、それぞれＦ１、Ｆ２、
そして、アンギュラ玉軸受４、７に作用している予圧を
ＦＰとすると、次のように、 ＦＰ＝Ｆ２−Ｆ１ と演算する。そして、表示データに変換して表示装置２
０に出力する。
【００２２】表示装置２０は、前記表示データを入力と
して表示する。従って作業者は運転中のアンギュラ玉軸
受４、７の予圧変化をいつでも目で見ることができるの
で、危険状態かどうかの判断が容易にできる。
して表示する。従って作業者は運転中のアンギュラ玉軸
受４、７の予圧変化をいつでも目で見ることができるの
で、危険状態かどうかの判断が容易にできる。
【００２３】実施例２ 以下本発明の実施例２を図２に基づいて説明する。上記
実施例１に対し、本実施例２では、アンギュラ玉軸受
４、７の外輪４Ａ、７Ａ間に軸方向に力を発生させるア
クチュエータ２３と、アクチュエータ２３に油圧を供給
する油圧ユニット２４を追加したものであり、主たる構
成については実施例１と同一であるので説明を省く。外
輪７Ａの右側は、ハウジング３の段差部３ａに、外輪４
Ａは前間座１４、荷重センサ１３Ｂ、後間座２１、アク
チュエータ２３および荷重受２２を介して外輪７Ａに押
し当てられており、外輪４Ａの左端は、前ふた１１の肩
１１ａと外輪４Ａとの間に挟み込まれたスペーサ１２
と、荷重センサ１３Ａを介して前ふた１１をボルト１９
でハウジング３に取付けることで固定されている。
実施例１に対し、本実施例２では、アンギュラ玉軸受
４、７の外輪４Ａ、７Ａ間に軸方向に力を発生させるア
クチュエータ２３と、アクチュエータ２３に油圧を供給
する油圧ユニット２４を追加したものであり、主たる構
成については実施例１と同一であるので説明を省く。外
輪７Ａの右側は、ハウジング３の段差部３ａに、外輪４
Ａは前間座１４、荷重センサ１３Ｂ、後間座２１、アク
チュエータ２３および荷重受２２を介して外輪７Ａに押
し当てられており、外輪４Ａの左端は、前ふた１１の肩
１１ａと外輪４Ａとの間に挟み込まれたスペーサ１２
と、荷重センサ１３Ａを介して前ふた１１をボルト１９
でハウジング３に取付けることで固定されている。
【００２４】アクチュエータ２３は、シリンダ２５およ
びピストン２６から構成されており、そして、油圧ユニ
ット２４の圧力ポート２４Ａに接続されている。
びピストン２６から構成されており、そして、油圧ユニ
ット２４の圧力ポート２４Ａに接続されている。
【００２５】制御装置１７は、荷重センサ１３Ａと接続
している変換装置１６Ａ、および荷重センサ１３Ｂと接
続している変換装置１６Ｂと接続されており、さらに表
示装置２０および油圧ユニット２４と接続されている。
制御装置１７には、あらかじめアンギュラ玉軸受４、７
の目標予圧ＦＰａが設定されている。
している変換装置１６Ａ、および荷重センサ１３Ｂと接
続している変換装置１６Ｂと接続されており、さらに表
示装置２０および油圧ユニット２４と接続されている。
制御装置１７には、あらかじめアンギュラ玉軸受４、７
の目標予圧ＦＰａが設定されている。
【００２６】油圧ユニット２４は、制御装置１７からの
指令に応じて油圧を制御することのできる、例えば比例
圧力制御弁２７と圧力ポート２４Ａから構成されてい
る。
指令に応じて油圧を制御することのできる、例えば比例
圧力制御弁２７と圧力ポート２４Ａから構成されてい
る。
【００２７】以上の構成のもとで、本装置は以下の動作
を行なう。制御装置１７は、実施例１と同様にアンギュ
ラ玉軸受４、７に作用している予圧ＦＰ、および制御装
置１７内にあらかじめ設定されている目標予圧ＦＰａか
ら次のように演算し、 （ＦＰａ−ＦＰ）／Ａ だけ油圧を変化させる指令を油圧ユニット２４に送る。
ここで、Ａはアクチュエータ２３の有効受圧面積であ
る。油圧ユニット２４は、制御装置１７からの指令に応
じて、比例圧力制御弁の作用により圧力ポート２４Ａに
供給する油圧を変化させる。
を行なう。制御装置１７は、実施例１と同様にアンギュ
ラ玉軸受４、７に作用している予圧ＦＰ、および制御装
置１７内にあらかじめ設定されている目標予圧ＦＰａか
ら次のように演算し、 （ＦＰａ−ＦＰ）／Ａ だけ油圧を変化させる指令を油圧ユニット２４に送る。
ここで、Ａはアクチュエータ２３の有効受圧面積であ
る。油圧ユニット２４は、制御装置１７からの指令に応
じて、比例圧力制御弁の作用により圧力ポート２４Ａに
供給する油圧を変化させる。
【００２８】アクチュエータ２３は、圧力ポート２４Ａ
から供給される油圧によりピストン２６に力が発生し、
前記ピストン２６は後間座２１、荷重センサ１３Ｂ、前
間座１４を介して外輪４Ａを押し付け、一方、シリンダ
２５は荷重受２２を介して外輪７Ａを押し付けて、アン
ギュラ玉軸受４、７の予圧を、目標予圧ＦＰａに管理す
ることができる。
から供給される油圧によりピストン２６に力が発生し、
前記ピストン２６は後間座２１、荷重センサ１３Ｂ、前
間座１４を介して外輪４Ａを押し付け、一方、シリンダ
２５は荷重受２２を介して外輪７Ａを押し付けて、アン
ギュラ玉軸受４、７の予圧を、目標予圧ＦＰａに管理す
ることができる。
【００２９】実施例３ 以下本発明の実施例３を図３に基づいて説明する。上記
実施例２に対し、本実施例３では、アンギュラ玉軸受
４、７の外輪４Ａ、７Ａ間に軸方向に力を発生させるア
クチュエータ３３と、アクチュエータ３３に電圧を供給
するアンプ３４を設けたものであり、主たる構成につい
ては実施例２と同一であるので説明を省く。外輪７Ａの
右側は、ハウジング３の段差部３ａに、外輪４Ａは前間
座１４、荷重センサ１３Ｂ、後間座３１、アクチュエー
タ３３および荷重受３２を介して外輪７Ａに押し当てら
れており、外輪４Ａの左端は、前ふた１１の肩１１ａと
外輪４Ａとの間に挟み込まれたスペーサ１２と、荷重セ
ンサ１３Ａを介して前ふた１１をボルト１９でハウジン
グ３に取付けることで固定されている。
実施例２に対し、本実施例３では、アンギュラ玉軸受
４、７の外輪４Ａ、７Ａ間に軸方向に力を発生させるア
クチュエータ３３と、アクチュエータ３３に電圧を供給
するアンプ３４を設けたものであり、主たる構成につい
ては実施例２と同一であるので説明を省く。外輪７Ａの
右側は、ハウジング３の段差部３ａに、外輪４Ａは前間
座１４、荷重センサ１３Ｂ、後間座３１、アクチュエー
タ３３および荷重受３２を介して外輪７Ａに押し当てら
れており、外輪４Ａの左端は、前ふた１１の肩１１ａと
外輪４Ａとの間に挟み込まれたスペーサ１２と、荷重セ
ンサ１３Ａを介して前ふた１１をボルト１９でハウジン
グ３に取付けることで固定されている。
【００３０】アクチュエータ３３は、圧電素子３６で構
成されており、そして、アンプ３４に接続されている。
制御装置１７は、荷重センサ１３Ａと接続している変換
装置１６Ａ、および荷重センサ１３Ｂと接続している変
換装置１６Ｂと接続されており、さらに表示装置２０お
よびアンプ３４と接続されている。制御装置１７には、
あらかじめアンギュラ玉軸受４、７の目標予圧ＦＰａが
設定されている。アンプ３４は、制御装置１７からの指
令に応じて圧電素子３６に供給する電圧を制御すること
のできるものである。
成されており、そして、アンプ３４に接続されている。
制御装置１７は、荷重センサ１３Ａと接続している変換
装置１６Ａ、および荷重センサ１３Ｂと接続している変
換装置１６Ｂと接続されており、さらに表示装置２０お
よびアンプ３４と接続されている。制御装置１７には、
あらかじめアンギュラ玉軸受４、７の目標予圧ＦＰａが
設定されている。アンプ３４は、制御装置１７からの指
令に応じて圧電素子３６に供給する電圧を制御すること
のできるものである。
【００３１】以上の構成のもとで、本装置は以下の動作
を行なう。制御装置１７は、実施例１と同様にアンギュ
ラ玉軸受４、７に作用している予圧ＦＰ、および制御装
置１７内にあらかじめ設定されている目標予圧ＦＰａか
ら（ＦＰａ−ＦＰ）に相当する電圧を変化させる指令を
アンプ３４に送る。アンプ３４は、制御装置１７からの
指令に応じて、圧電素子３６に供給する電圧を変化させ
る。
を行なう。制御装置１７は、実施例１と同様にアンギュ
ラ玉軸受４、７に作用している予圧ＦＰ、および制御装
置１７内にあらかじめ設定されている目標予圧ＦＰａか
ら（ＦＰａ−ＦＰ）に相当する電圧を変化させる指令を
アンプ３４に送る。アンプ３４は、制御装置１７からの
指令に応じて、圧電素子３６に供給する電圧を変化させ
る。
【００３２】アクチュエータ３３は、アンプ３４から供
給される電圧により圧電素子３６に力が発生し、前記圧
電素子３６は後間座３１、荷重センサ１３Ｂ、前間座１
４を介して外輪４Ａを押し付けると同時に荷重受３２を
介して外輪７Ａを押し付けて、アンギュラ玉軸受４、７
の予圧を、目標予圧ＦＰａに管理することができる。本
発明はアンギュラ玉軸受４、７に限らず、テーパローラ
軸受やスラスト玉軸受のようなスラスト荷重を受けるこ
とのできる軸受に適用可能である。
給される電圧により圧電素子３６に力が発生し、前記圧
電素子３６は後間座３１、荷重センサ１３Ｂ、前間座１
４を介して外輪４Ａを押し付けると同時に荷重受３２を
介して外輪７Ａを押し付けて、アンギュラ玉軸受４、７
の予圧を、目標予圧ＦＰａに管理することができる。本
発明はアンギュラ玉軸受４、７に限らず、テーパローラ
軸受やスラスト玉軸受のようなスラスト荷重を受けるこ
とのできる軸受に適用可能である。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、運
転中に軸受外輪の軸方向の力を荷重センサにより検出
し、表示するようにしたので作業者は運転中の軸受の予
圧変化をいつでも目で見ることができるので、危険状態
かどうかの判断が容易にできるようになった。また、目
標とする予圧に、アクチュエータを通して管理するよう
にしたので、軸受は望ましい予圧となり、運転中の軸受
の予圧変化による切削性能の低下および軸受の焼付きの
危険を防止することができるようになった。
転中に軸受外輪の軸方向の力を荷重センサにより検出
し、表示するようにしたので作業者は運転中の軸受の予
圧変化をいつでも目で見ることができるので、危険状態
かどうかの判断が容易にできるようになった。また、目
標とする予圧に、アクチュエータを通して管理するよう
にしたので、軸受は望ましい予圧となり、運転中の軸受
の予圧変化による切削性能の低下および軸受の焼付きの
危険を防止することができるようになった。
【図１】本発明の実施例１を示す主軸装置の説明図であ
る。
る。
【図２】本発明の実施例２を示す主軸装置の説明図であ
る。
る。
【図３】本発明の実施例３を示す主軸装置の説明図であ
る。
る。
【図４】従来の主軸装置の説明図である。
１ 主軸 １ａ、３ａ 段差部 ３ ハウジング ４、７ アンギュラ玉軸受 ４Ａ、７Ａ 外輪 ４Ｂ、７Ｂ 内輪 ４Ｃ、７Ｃ 玉 ５ 内径間座 ６ 外径間座 ８ 軸受ナット １１ 前ふた １１ａ 肩 １２ スペーサ １３Ａ、１３Ｂ 荷重センサ １４ 前間座 １５、２１、３１ 後間座 １６Ａ、１６Ｂ 変換装置 １７ 制御装置 １９ ボルト ２０ 表示装置 ２２、３２ 荷重受 ２３、３３ アクチュエータ ２４ 油圧ユニット ２４Ａ 圧力ポート ２５ シリンダ ２６ ピストン ２７ 比例圧力制御弁 ３４ アンプ ３６ 圧電素子
Claims (5)
- 【請求項１】 回転軸を支持する対をなすころがり軸受
の内輪と外輪との間にそれぞれ設けられている内径間座
と外径間座との軸方向の寸法差によって前記ころがり軸
受に作用する予圧を管理する工作機械の主軸装置におい
て、回転軸方向に、前記軸受の外輪の内側および外側に
設置した荷重センサと、荷重センサから出力されるアナ
ログ信号を入力として、デジタル信号に変換する変換装
置と、前記変換装置から出力されるデジタル信号を入力
として、表示データを演算する制御装置と、前記制御装
置から出力される表示データを表示する表示装置とから
成ることを特徴とする工作機械の主軸装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の主軸装置において、軸
受に予圧を作用させる手段として、軸受の外輪間に軸方
向に力を発生させるアクチュエータと、前記制御装置か
ら出力される制御信号によりアクチュエータに推力を発
生させる制御ユニットとから成ることを特徴とする工作
機械の主軸装置。 - 【請求項３】 請求項１に記載の主軸装置において、前
記荷重センサとして圧電素子を用いたことを特徴とする
工作機械の主軸装置。 - 【請求項４】 請求項２に記載の主軸装置において、軸
方向に力を発生させるアクチュエータとして油圧シリン
ダを用いたことを特徴とする工作機械の主軸装置。 - 【請求項５】 請求項２に記載の主軸装置において、軸
方向に力を発生させるアクチュエータとして圧電素子を
用いたことを特徴とする工作機械の主軸装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001094573A JP2002292503A (ja) | 2001-03-29 | 2001-03-29 | 工作機械の主軸装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001094573A JP2002292503A (ja) | 2001-03-29 | 2001-03-29 | 工作機械の主軸装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002292503A true JP2002292503A (ja) | 2002-10-08 |
Family
ID=18948745
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001094573A Pending JP2002292503A (ja) | 2001-03-29 | 2001-03-29 | 工作機械の主軸装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002292503A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
2001
- 2001-03-29 JP JP2001094573A patent/JP2002292503A/ja active Pending
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