JP2006321038A - Main spindle device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主軸装置に関し、特に、フライス盤やマシニングセンタ等の工作機械に用いられる主軸装置に関する。 The present invention relates to a spindle device, and more particularly, to a spindle device used in a machine tool such as a milling machine or a machining center.
従来のこの種の主軸装置としては、例えば、図6に示すものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 As a conventional spindle device of this type, for example, the one shown in FIG. 6 is known (see, for example, Patent Document 1).
この主軸装置100は、前端に工具107が装着される回転軸106が転がり軸受103を介して軸受ハウジング105に回転可能に支持され、送り軸(図示せず)により工具107とワーク112とを相対移動させてワーク112を加工するようにしたものである。また、主軸装置100は、回転軸106まわりに微小間隙を有して挿嵌され、軸受ハウジング105の前端部に着脱可能に固定されたシール部材110と、シール部材110を外輪押え114を介して軸受ハウジング105に固定する剪断ボルト108,109とを備えている。
In the
そして、回転軸106にブログラムミスなどによる意図しないラジアル方向の衝突力が作用し、工具107の後端側で回転軸106とシール部材110とが接触して、該接触部を支点をとした大きな曲げモーメントが回転軸106に作用した場合、剪断ボルト108,109が所定の抗力を発して変形又は剪断して衝突エネルギーを吸収し、これにより、主軸装置100をワーク等との衝突による損傷から保護するようにしている。
しかしながら、上記特許文献1に記載の主軸装置100においては、衝突のたびに剪断ボルトが破損して修理が必要となる。また、この主軸装置100は、ラジアル方向の衝突力に対しては損傷を防止することができても、アキシアル方向からの衝突力に対しての損傷を防止することができない。
However, in the
本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、その目的は、ラジアル方向及びアキシアル方向からの衝突力による損傷を、ボルト等を破損させることなく、良好に防止することができる主軸装置を提供することにある。 The present invention has been made to eliminate such inconveniences, and the object of the present invention is to satisfactorily prevent damage caused by a collision force from the radial direction and the axial direction without damaging the bolts or the like. It is to provide a spindle device.
本発明の上記目的は、下記構成によって達成される。
(1)回転軸と、
該回転軸の周囲に配置される軸受ハウジングと、
前記回転軸に外嵌される内輪と、前記軸受ハウジングに内嵌される外輪とを備え、前記回転軸を前記軸受ハウジングに対して回転可能に支持する軸受と、
前記軸受ハウジングの前端に固定される固定緩衝リングと、
前記回転軸の前端に固定され、前記固定緩衝リングの内周面に対して半径方向に対向する外周面と、前記固定緩衝リングの前端面に対して軸方向に対向する後端面とを有する回転緩衝リングと、
を備える主軸装置であって、
前記固定緩衝リングの内周面と前記回転緩衝リングの外周面との半径方向の隙間Crは、加工によるラジアル荷重Frnが作用するときの前記回転軸のたわみ量σrnよりも大きく、且つ、前記軸受が損傷するラジアル荷重Frcが前記回転軸に作用するときの該回転軸のたわみ量σrcよりも小さく設定され、
前記固定緩衝リングの前端面と前記回転緩衝リングの後端面との軸方向の隙間Caは、加工によるアキシアル荷重Fanが作用するときの前記軸受のたわみによる前記回転軸の軸方向移動量σanよりも大きく、且つ、該軸受が損傷するアキシアル荷重Facが前記回転軸に作用するときの前記軸受のたわみによる該回転軸の軸方向移動量σacよりも小さく設定されることを特徴とする主軸装置。
The above object of the present invention is achieved by the following configurations.
(1) a rotating shaft;
A bearing housing disposed around the rotating shaft;
A bearing that includes an inner ring that is externally fitted to the rotary shaft, and an outer ring that is fitted to the bearing housing, and that rotatably supports the rotary shaft with respect to the bearing housing;
A fixed buffer ring fixed to the front end of the bearing housing;
A rotation having an outer peripheral surface fixed to the front end of the rotating shaft and radially facing the inner peripheral surface of the fixed buffer ring, and a rear end surface facing the front end surface of the fixed buffer ring in the axial direction. A buffer ring,
A spindle device comprising:
A radial clearance Cr between the inner peripheral surface of the fixed buffer ring and the outer peripheral surface of the rotary buffer ring is larger than a deflection amount σrn of the rotary shaft when a radial load Frn due to processing is applied, and the bearing Is set to be smaller than a deflection amount σrc of the rotary shaft when the radial load Frc acting on the rotary shaft acts on the rotary shaft,
The axial gap Ca between the front end surface of the fixed buffer ring and the rear end surface of the rotary buffer ring is larger than the axial movement amount σan of the rotary shaft due to the deflection of the bearing when the axial load Fan is applied. A main spindle device characterized in that it is set to be larger and smaller than an axial movement amount σac of the rotating shaft due to deflection of the bearing when an axial load Fac that damages the bearing acts on the rotating shaft.
本発明によれば、固定緩衝リングの内周面と回転緩衝リングの外周面との半径方向の隙間Crを、加工によるラジアル荷重Frnが作用するときの回転軸のたわみ量σrnよりも大きく、且つ、転がり軸受が損傷するラジアル荷重Frcが回転軸に作用するときの該回転軸のたわみ量σrcよりも小さく設定しているので、ラジアル方向の衝突荷重Frcが回転軸に作用すると、回転軸が弾性変形して回転緩衝リングの外周面が固定緩衝リングの内周面に接触して、衝突荷重Frcがそれ以上転がり軸受に作用しなくなり、これにより、ボルト等を破損させることなく、ラジアル方向からの衝突力による転がり軸受の損傷を良好に防止することができる。 According to the present invention, the radial clearance Cr between the inner peripheral surface of the fixed buffer ring and the outer peripheral surface of the rotary buffer ring is larger than the deflection amount σrn of the rotary shaft when the radial load Frn due to processing is applied, and Since the radial load Frc that damages the rolling bearing is set to be smaller than the deflection amount σrc of the rotating shaft when acting on the rotating shaft, the rotating shaft is elastic when the radial collision load Frc acts on the rotating shaft. The outer peripheral surface of the rotating buffer ring comes into contact with the inner peripheral surface of the fixed buffer ring and the collision load Frc does not act on the rolling bearing any more. It is possible to satisfactorily prevent the rolling bearing from being damaged by the collision force.
また、回転緩衝リングが回転軸の前端部に固定されていることから、回転緩衝リング外周面と固定緩衝リング内周面との接触部が回転軸の前端に位置して、回転軸に大きな曲げモーメントが作用しないため、ラジアル方向からの衝突力による回転軸の損傷を良好に防止することができる。 In addition, since the rotation buffer ring is fixed to the front end portion of the rotation shaft, the contact portion between the outer surface of the rotation buffer ring and the inner surface of the fixed buffer ring is located at the front end of the rotation shaft, and the rotation shaft is greatly bent. Since the moment does not act, damage to the rotating shaft due to the collision force from the radial direction can be well prevented.
更に、固定緩衝リングの前端面と回転緩衝リングの後端面との軸方向の隙間Caを、加工によるアキシアル荷重Fanが作用するときの転がり軸受のたわみによる回転軸の軸方向移動量σanよりも大きく、且つ、該転がり軸受が損傷するアキシアル荷重Facが回転軸から作用するときの転がり軸受のたわみによる該回転軸の軸方向移動量σacよりも小さく設定しているので、アキシアル方向の衝突荷重Facが回転軸に作用すると、転がり軸受が弾性変形して回転緩衝リングの後端面が固定緩衝リングの前端面に接触して、衝突荷重Facがそれ以上転がり軸受に作用しなくなり、これにより、アキシアル方向からの衝突力による転がり軸受の損傷を良好に防止することができる。 Furthermore, the axial clearance Ca between the front end face of the fixed shock-absorbing ring and the rear end face of the rotation shock-absorbing ring is larger than the axial movement amount σan of the rotating shaft due to the deflection of the rolling bearing when the axial load Fan is applied. In addition, since the axial load Fac that damages the rolling bearing is set smaller than the axial movement amount σac of the rotating shaft due to the deflection of the rolling bearing when acting from the rotating shaft, the collision load Fac in the axial direction is When acting on the rotating shaft, the rolling bearing is elastically deformed, the rear end surface of the rotation buffer ring comes into contact with the front end surface of the fixed buffer ring, and the collision load Fac no longer acts on the rolling bearing. It is possible to satisfactorily prevent the rolling bearing from being damaged by the collision force.
以下、本発明の一実施形態に係る主軸装置について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, a spindle device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1に示すように、本実施形態の主軸装置10は、回転軸11と、回転軸11の周囲に配置される軸受ハウジング12と、回転軸11に外嵌される内輪14と、軸受ハウジング12に内嵌される外輪15と、内輪14及び外輪15間に転動自在に配置される転動体16とを備え、回転軸11を軸受ハウジング12に対して回転可能に支持する複数の転がり軸受13と、を備える。
As shown in FIG. 1, the
転がり軸受13の外輪15は、軸受ハウジング12の前端面にボルト17等で固定された外輪押え18によって外輪間座19を介して軸方向に押圧され、また、転がり軸受13の内輪14は、回転軸11の前端部近傍に螺合された軸受ナット20によって内輪間座21を介して軸方向に押圧される。これにより、複数の転がり軸受13は、軸受ハウジング12内に所定の予圧が付与された状態で固定されている。
The
回転軸11の前端面には、後端側に向けて次第に縮径するテーパ状のホルダ装着孔22が形成されており、該ホルダ装着孔22には切削工具23が取り付けられた工具ホルダ24が装着されている。
A tapered
外輪押え18の前端側には、固定緩衝リング25がボルト26によって外輪押さえ18に固定されており、また、回転軸11の前端部には、回転緩衝リング27が螺合固定されている。
A
図1(b)に示すように、固定緩衝リング25の内周側には、大径孔部28と小径孔部29とが前端側と後端側にそれぞれ形成され、回転緩衝リング27の外周側には、固定緩衝リング25の大径孔部28及び小径孔部29とそれぞれ半径方向に対向する大径部30及び小径部31が前端側と後端側にそれぞれ形成される。これにより、固定緩衝リング25の小径孔部29の前端面32は、回転緩衝リング27の大径部30の後端面33と軸方向に対向する。なお、固定緩衝リング25、回転緩衝リング27は、後述するラジアル方向の衝突荷重及びアキシアル方向の衝突荷重によって破損等が生じないように、十分な強度を持たせてある。
As shown in FIG. 1B, a large-
そして、固定緩衝リング25の大径孔部28の内周面と回転緩衝リング27の大径部30の外周面との半径方向の隙間Crは、次式(1)が成立するように設定されるとともに、固定緩衝リング25の小径孔部29の前端面32と回転緩衝リング27の大径部30の後端面33との軸方向の隙間Caは、次式(2)が成立するように設定される。
The radial clearance Cr between the inner peripheral surface of the large-
σrn<Cr<σrc …(1)
ここで、
σrn:通常の切削時において切削工具23に作用するラジアル荷重Frnによって回
転軸11が隙間Cr位置においてたわむ量
σrc:回転軸11より前方の任意の位置に作用し、転がり軸受13が損傷する大きさ
のラジアル荷重Frcによって回転軸11が隙間Cr位置においてたわむ量
σrn <Cr <σrc (1)
here,
σrn: Rotated by the radial load Frn acting on the
Amount of deflection of the
Of the
σan<Ca<σac …(2)
ここで、
σan:通常の切削時において切削工具23に作用するアキシアル荷重Fanによって
転がり軸受13がたわみ、回転軸11が軸方向に移動する量
σac:切削工具23に作用し、転がり軸受13が損傷する大きさのアキシアル荷重F
acによって転がり軸受13がたわみ、回転軸11が軸方向に移動する量
σan <Ca <σac (2)
here,
σan: By the axial load Fan acting on the
Amount of deflection of the rolling bearing 13 and movement of the
The amount by which the rolling bearing 13 is deflected by ac and the
上記(1)式が成立することにより、図2に示すように、通常、転がり軸受13は切削工具23から受けるラジアル切削荷重Frnを、工具ホルダ24及び回転軸11を介して受けて軸受ハウジング12に伝達している(図2(a)のF1参照。)。このため、このラジアル方向の切削荷重Frnによって固定緩衝リング25の大径孔部28の内周面と回転緩衝リング27の大径部30の外周面とは接触することがない。即ち、図2(b)に示すように、隙間Cr>0が維持されるため、切削加工時における回転軸11の円滑な回転が確保される。
When the above expression (1) is established, as shown in FIG. 2, the rolling
また、図3に示すように、ブログラムミスなどにより切削工具23又は工具ホルダ24にワークなどがラジアル方向から衝突すると、ラジアル衝突荷重Frcが回転軸11に伝わり、該回転軸11がたわむが、一定以上たわむと、回転緩衝リング27の大径部30の外周面が固定緩衝リング25の大径孔部28の内周面に接触して隙間Cr=0(図3(b)参照。)となる。このため、衝突荷重Frcは回転緩衝リング27と固定緩衝リング25を介して軸受ハウジング12に伝達され(図3(a)のF2参照。)、衝突荷重Frcがそれ以上転がり軸受13に作用しなくなる。これにより、ボルト等を破損させることなく、ラジアル方向からの衝突力による転がり軸受13の損傷を良好に防止することができる。
Further, as shown in FIG. 3, when a workpiece or the like collides with the cutting
また、回転緩衝リング27が回転軸11の最前端に固定されていることから、回転緩衝リング27の大径部30の外周面と固定緩衝リング25の大径孔部28の内周面との接触部が回転軸11の最前端に位置して、回転軸11に曲げモーメントが作用しないことになり、これにより、ボルト等を破損させることなく、ラジアル方向からの衝突力による回転軸11の損傷を良好に防止することができる。
Further, since the
一方、上記(2)式が成立することにより、図4に示すように、切削工具23からアキシアル方向の切削荷重Fanを受けても、切削荷重Fanは、工具ホルダ24及び回転軸11並びに転がり軸受13を介して軸受ハウジング12に伝達される(図4(a)のF3参照。)。このため、固定緩衝リング25の小径孔部29の前端面32と回転緩衝リング27の大径部30の後端面33とは接触することはない。即ち、図4(b)に示すように、隙間Ca>0が維持され、切削加工時における回転軸11の円滑な回転が確保される。
On the other hand, when the above equation (2) is established, as shown in FIG. 4, even if the cutting load Fan in the axial direction is received from the cutting
また、図5に示すように、ブログラムミスなどにより切削工具23又は工具ホルダ24にワークなどがアキシアル方向から衝突すると、アキシアル方向の衝突荷重Facにより転がり軸受13が弾性変形して回転軸11が後方に移動するが、一定以上移動すると、固定緩衝リング25の小径孔部29の前端面32に回転緩衝リング27の大径部30の後端面33が接触して、Ca=0(図5(b)参照。)となる。このため、衝突荷重Facは、回転緩衝リング27と固定緩衝リング25を介して軸受ハウジング12に伝達され(図5(a)のF4参照。)、衝突荷重Facがそれ以上転がり軸受13に作用しなくなる。これにより、アキシアル方向からの衝突力による転がり軸受13の損傷を良好に防止することができる。
Further, as shown in FIG. 5, when a workpiece or the like collides with the cutting
従って、本実施形態の主軸装置10によれば、固定緩衝リング25の大径孔部28の内周面と回転緩衝リング27の大径部30の外周面との半径方向の隙間Crを、切削加工によるラジアル荷重Frnが作用するときの回転軸のたわみ量σrnよりも大きく、且つ、転がり軸受13が損傷するラジアル荷重Frcが回転軸11に作用するときの回転軸11のたわみ量σrcよりも小さく設定しているので、ラジアル方向の衝突荷重Frcが回転軸11に作用すると、回転軸11が弾性変形して回転緩衝リング27の大径部30の外周面が固定緩衝リング25の大径孔部28の内周面に接触して、衝突荷重Frcがそれ以上転がり軸受13に作用しなくなり、これにより、ボルト等を破損させることなく、ラジアル方向からの衝突力による転がり軸受13の損傷を良好に防止することができる。
Therefore, according to the
また、回転緩衝リング25が回転軸11の前端部に固定されていることから、回転緩衝リング27の外周面と固定緩衝リング25の内周面との接触部が回転軸11の前端に位置して、回転軸11に大きな曲げモーメントが作用しないため、ラジアル方向からの衝突力による回転軸11の損傷を良好に防止することができる。
Further, since the
更に、固定緩衝リング25の小径孔部29の前端面32と回転緩衝リング27の大径部30の後端面33との軸方向の隙間Caを、切削加工によるアキシアル荷重Fanが作用するときの転がり軸受13のたわみによる回転軸11の軸方向移動量σanよりも大きく、且つ、転がり軸受13が損傷するアキシアル荷重Facが回転軸11から作用するときの転がり軸受13のたわみによる回転軸11の軸方向移動量σacよりも小さく設定しているので、アキシアル方向の衝突荷重Facが回転軸11に作用すると、転がり軸受13が弾性変形して回転緩衝リング27の後端面33が固定緩衝リング25の前端面32に接触して、衝突荷重がそれ以上転がり軸受13に作用しなくなり、これにより、アキシアル方向からの衝突力による転がり軸受13の損傷を良好に防止することができる。
Further, the axial clearance Ca between the
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものでなく、適宜、変更、改良等が可能である。
例えば、本実施形態は、固定緩衝リングの内周側と回転緩衝リングの外周側が共に段差を持って形成されているが、本発明は、固定緩衝リングが内周面と前端面、回転緩衝リングがこれらとそれぞれ対向する外周面と後端面とを形成するように構成されればよく、少なくとも一方が段差を持って形成されてもよい。
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A change, improvement, etc. are possible suitably.
For example, in the present embodiment, both the inner peripheral side of the fixed buffer ring and the outer peripheral side of the rotary buffer ring are formed with a step, but the present invention has a fixed buffer ring having an inner peripheral surface and a front end surface, and a rotary buffer ring. May be formed so as to form an outer peripheral surface and a rear end surface facing each other, and at least one of them may be formed with a step.
10 主軸装置
11 回転軸
12 軸受ハウジング
13 転がり軸受
25 固定緩衝リング
27 回転緩衝リング
DESCRIPTION OF
Claims (1)
該回転軸の周囲に配置される軸受ハウジングと、
前記回転軸に外嵌される内輪と、前記軸受ハウジングに内嵌される外輪とを備え、前記回転軸を前記軸受ハウジングに対して回転可能に支持する軸受と、
前記軸受ハウジングの前端に固定される固定緩衝リングと、
前記回転軸の前端に固定され、前記固定緩衝リングの内周面に対して半径方向に対向する外周面と、前記固定緩衝リングの前端面に対して軸方向に対向する後端面とを有する回転緩衝リングと、
を備える主軸装置であって、
前記固定緩衝リングの内周面と前記回転緩衝リングの外周面との半径方向の隙間Crは、加工によるラジアル荷重Frnが作用するときの前記回転軸のたわみ量σrnよりも大きく、且つ、前記軸受が損傷するラジアル荷重Frcが前記回転軸に作用するときの該回転軸のたわみ量σrcよりも小さく設定され、
前記固定緩衝リングの前端面と前記回転緩衝リングの後端面との軸方向の隙間Caは、加工によるアキシアル荷重Fanが作用するときの前記軸受のたわみによる前記回転軸の軸方向移動量σanよりも大きく、且つ、該軸受が損傷するアキシアル荷重Facが前記回転軸に作用するときの前記軸受のたわみによる該回転軸の軸方向移動量σacよりも小さく設定されることを特徴とする主軸装置。 A rotation axis;
A bearing housing disposed around the rotating shaft;
A bearing that includes an inner ring that is externally fitted to the rotary shaft, and an outer ring that is fitted to the bearing housing, and that rotatably supports the rotary shaft with respect to the bearing housing;
A fixed buffer ring fixed to the front end of the bearing housing;
A rotation having an outer peripheral surface fixed to the front end of the rotating shaft and radially facing the inner peripheral surface of the fixed buffer ring, and a rear end surface facing the front end surface of the fixed buffer ring in the axial direction. A buffer ring,
A spindle device comprising:
A radial clearance Cr between the inner peripheral surface of the fixed buffer ring and the outer peripheral surface of the rotary buffer ring is larger than a deflection amount σrn of the rotary shaft when a radial load Frn due to processing is applied, and the bearing Is set to be smaller than a deflection amount σrc of the rotary shaft when the radial load Frc acting on the rotary shaft acts on the rotary shaft,
The axial gap Ca between the front end surface of the fixed buffer ring and the rear end surface of the rotary buffer ring is larger than the axial movement amount σan of the rotary shaft due to the deflection of the bearing when the axial load Fan is applied. A main spindle device characterized in that it is set to be larger and smaller than an axial movement amount σac of the rotating shaft due to deflection of the bearing when an axial load Fac that damages the bearing acts on the rotating shaft.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005148484A JP2006321038A (en) | 2005-05-20 | 2005-05-20 | Main spindle device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005148484A JP2006321038A (en) | 2005-05-20 | 2005-05-20 | Main spindle device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006321038A true JP2006321038A (en) | 2006-11-30 |
Family
ID=37541068
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005148484A Pending JP2006321038A (en) | 2005-05-20 | 2005-05-20 | Main spindle device |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2006321038A (en) |
-
2005
- 2005-05-20 JP JP2005148484A patent/JP2006321038A/en active Pending
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