JP2010091066A - Bearing device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、工作機械主軸の支持に用いられる多列アンギュラ玉軸受からなる軸受装置に関する。 The present invention relates to a bearing device including a multi-row angular ball bearing used for supporting a machine tool spindle.
工作機械の中でも、マシニングセンタの主軸装置のように工具を回転させて加工物を削る装置では、高速回転して使用されることが多い。この主軸装置において、主軸を支持する定位置予圧組合せアンギュラ玉軸受では、高速回転時に軸受内部予圧が上昇するため、初期の予圧量の選定が重要である。 Among machine tools, a device that rotates a tool and scrapes a workpiece, such as a spindle device of a machining center, is often used at a high speed. In this main shaft device, in the fixed position preload combination angular contact ball bearing that supports the main shaft, the internal preload of the bearing rises during high-speed rotation, so selection of the initial preload amount is important.
図16は、定位置予圧の概念を示す。同図のように背面合わせに配置した2つのアンギュラ玉軸受25A,25Bに予圧を与える場合は、同図(A)のように内輪32A,32Bの間にアキシアル内部隙間δ1を設け、両側の内輪32A,32Bを互いに軸方向に締めつけることで予圧を与える。同図(B)のように、両側の外輪31A,31B間にアキシアル内部隙間δ2を設けた場合は、予圧が入らない。具体的に説明する。
FIG. 16 shows the concept of fixed position preload. When preload is applied to the two
図9は、主軸装置の主軸23をフロント側で支持する軸受装置24として、2つのアンギュラ玉軸受25A,25Bを負荷側と反負荷側とに、互いに背面向き合わせで配置した例を示す。この場合の負荷側とは、加工時にアキシアル荷重が負荷される主軸前端部側を言う。この例の軸受装置24では、図10のように反負荷側の軸受25Bの内輪32Bの背面と内輪間座26との間にアキシアル内部隙間δ1を設け、このアキシアル内部隙間δ1が詰まるまで、主軸23に螺合したナット29で、両軸受25A,25Bの内輪32A,32Bを主軸23の肩部23aとスペーサ28との間に締め付けることで、軸受25A,25Bに予圧を与える。両軸受25A,25Bの外輪31A,31Bは、ハウジング22の前端に設けられた外輪押え蓋27とハウジング22の両軸受25A,25Bの外輪31A,31Bが嵌合する軸受嵌合面よりも内径側に突出した内径側突出部22aとで挟まれて軸方向に位置固定されている。
FIG. 9 shows an example in which two
このように初期状態で予圧が入っている軸受装置24では、主軸23を回転させると軸受25A,25Bの予圧の上昇は、図11のグラフのようになる。この場合、軸受25A,25Bの計算上の限界予圧が200kgf であるとすると、主軸23を10000rpm まで回転させたとき、軸受25A,25Bは過大予圧により過熱状態になる恐れがある。
Thus, in the
図12は、図9の軸受装置24において、両軸受25A,25Bの内輪32A,32Bをナット29で締め付けた状態において、反負荷側の軸受25Bの外輪31Bの背面とハウジング22の内径側突出部22aとの間にアキシアル隙間δ2を設けた例を示す。この場合、外輪31Bに初期隙間があるため、内輪32Bを締め付けても予圧は入らない。なお、この例では、図9の場合の外輪間座30を、ハウジング22の両軸受外輪31A,31Bの嵌合面よりも内径側に突出した内径側突出部22bに置き換えている。
この軸受装置では、図13(A)に示す初期状態から、図13(B)のように反負荷側の軸受25Bの外輪31Bを軸方向に締め付けると、その内輪32Bとボール33Bの間に隙間が生じることが分かる。
FIG. 12 shows the
In this bearing device, when the
このように、外輪31Bに初期隙間δ2がある軸受装置24では、軸受25A,25Bの予圧変化は図14に示すグラフのようになり、4000rpm 付近までは予圧は入らず、がたつきのある状態のままとなる。このような隙間δ2のある状態での軸受の使用は適切ではなく、不要な滑りにより軌道面とボールの間にうまく油膜形成がされず、金属接触など悪影響を与えることになる。
As described above, in the
そこで、高速回転時に過大予圧となるのを避けるために、低速回転時と高速回転時とで予圧量を切り換えるようにした予圧切換機構が提案されている(特許文献1)。この場合の予圧上昇は、図15にグラフで示すようになる。
しかし、加工が高速回転に限定されるような場合、低速回転時の予圧は重要ではなく、特許文献1に開示の予圧切換機構を用いると、コストかかり構造も複雑化してしまうという問題がある。
そこで、組込時(停止時)に、図12のように隙間δ2を設けた状態で運転開始することで、予圧の上昇を抑制することが可能である。しかし、この場合には、上記したように停止状態で主軸23にがたつきが生じることになる。このがたつきは、機械の運搬、搬送時に軸受25Bにきずや圧痕を生じさせる原因にもなる。また、回転開始時は軸受25A,25Bに予圧がかかっておらず、不要な滑りにより軸受25Bの軌道面とボールの間にうまく油膜形成がされず、金属接触など悪影響を与えることになる。
However, when machining is limited to high-speed rotation, preload at low-speed rotation is not important, and using the preload switching mechanism disclosed in
Therefore, it is possible to suppress an increase in preload by starting operation with the gap δ2 as shown in FIG. However, in this case, as described above, rattling of the
この発明の目的は、簡単な構成により、回転開始時の不要な滑りを無くし、かつ高速回転時の予圧上昇を抑制でき、高い主軸剛性を確保できる軸受装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a bearing device that can eliminate unnecessary slip at the start of rotation, suppress an increase in preload during high-speed rotation, and ensure high spindle rigidity with a simple configuration.
この発明の軸受装置は、工作機械の主軸を、この主軸に荷重が作用する端部側である負荷側に配置した軸受と、この負荷側軸受に対する反負荷側に配置した軸受とを介してハウジングに設置し、前記負荷側および反負荷側の軸受は、それぞれアンギュラ玉軸受であって、互いに背面向き合わせとし、負荷側の軸受は外輪を前記ハウジングに対して軸方向に位置固定とし、反負荷側軸受は外輪を前記ハウジングに対して軸方向に非位置固定とし、両側の軸受の内輪の軸方向位置を規制する内輪位置規制手段を設けた軸受装置において、前記ハウジングおよび前記内輪位置規制手段により規制される前記軸受のアキシアル内部隙間を、前記軸受の常温の運転停止状態では正となり、軸受の運転状態では内外輪の温度差と遠心力の作用により負となって定位置予圧が生じる大きさとし、かつ前記反負荷側軸受の外輪の背面と前記ハウジングとの間に、この反負荷側軸受の外輪を正面側へ付勢して軸受運転停止時に予圧を生じさせる弾性体を介在させたことを特徴とする。
この構成によると、停止時や運転開始時は、アキシアル内部隙間が生じているため、定位置予圧は生じていない。しかし、弾性体のばね力により一定のアキシアル荷重が反負荷側軸受の外輪に定位置予圧の代わりとして、定圧予圧として作用するので、ある程度の回転速度に高まるまで、アキシアル内部隙間に起因する主軸のがたつきを無くし、回転開始時の不要な滑りを無くすことができる。回転速度がある程度以上になると、軸受の温度上昇による内外輪の温度差による熱膨張差と、遠心力による内輪拡径の作用とによってアキシアル内部隙間が無くなり、定位置予圧の状態となる。すなわち、運転開始時は定圧予圧となり、運転の進行に従って定位置予圧に切り換わる。以後は徐々に予圧が上昇して行く。また、高速回転時の定位置予圧による運転を可能としていることから、定圧予圧の主軸や、通常高速になると予圧の上昇に有利な定圧予圧に切り換える機構の主軸に比べて、主軸剛性を高めることができる。なお、定位置予圧が生じる状態となる温度や主軸回転数、つまりどの程度の温度や主軸回転数となれば定位置予圧が生じるようにするかの初期アキシアル内部隙間の大きさは、この軸受装置を適用する工作機械や加工目的等に応じて適宜設定すれば良い。
このように、この軸受装置によると、簡単な構成により、回転開始時の不要な滑りを無くし、かつ高速回転時の予圧上昇を抑制でき、高い主軸剛性を確保できる。
The bearing device according to the present invention includes a housing in which a main shaft of a machine tool is disposed on a load side which is an end side where a load acts on the main shaft, and a bearing disposed on an anti-load side with respect to the load side bearing. The load-side and anti-load-side bearings are angular contact ball bearings, facing each other, and the load-side bearing has the outer ring fixed in the axial direction with respect to the housing. The side bearing is a bearing device in which the outer ring is fixed in a non-positional position relative to the housing in the axial direction, and provided with inner ring position restricting means for restricting the axial position of the inner ring of the bearings on both sides by the housing and the inner ring position restricting means. The axial internal clearance of the bearing to be regulated becomes positive when the bearing is stopped at room temperature, and becomes negative when the bearing is operating due to the temperature difference between the inner and outer rings and the centrifugal force. The preload is generated when the bearing operation is stopped by urging the outer ring of the anti-load side bearing to the front side between the rear surface of the outer ring of the anti-load side bearing and the housing. It is characterized by interposing an elastic body.
According to this configuration, the fixed position preload does not occur at the time of stopping or at the start of operation because the axial internal gap is generated. However, since a certain axial load acts as a constant pressure preload on the outer ring of the non-load bearing due to the spring force of the elastic body, it acts as a constant pressure preload, so the main shaft caused by the axial internal clearance is increased to a certain rotational speed. It eliminates rattling and eliminates unnecessary slipping at the start of rotation. When the rotational speed exceeds a certain level, there is no axial internal clearance due to the difference in thermal expansion due to the temperature difference between the inner and outer rings due to the temperature rise of the bearing and the effect of the inner ring diameter expansion due to centrifugal force, resulting in a fixed position preload state. That is, the constant pressure preload is set at the start of the operation, and is switched to the fixed position preload as the operation proceeds. Thereafter, the preload gradually increases. In addition, since operation with constant position preload during high speed rotation is possible, the rigidity of the main shaft is increased compared to the main shaft of constant pressure preload and the main shaft of a mechanism that switches to constant pressure preload, which is advantageous for increasing the preload at normal speed. Can do. In addition, the size of the initial axial internal clearance that determines the temperature at which the fixed position preload is generated and the spindle rotation speed, that is, the temperature and the spindle rotation speed at which the fixed position preload is generated, is determined by this bearing device. What is necessary is just to set suitably according to the machine tool to which this is applied, the processing purpose, etc.
Thus, according to this bearing device, with a simple configuration, unnecessary slip at the start of rotation can be eliminated, an increase in preload during high-speed rotation can be suppressed, and high spindle rigidity can be ensured.
この発明において、前記弾性体が、前記軸受と同心のOリングであっても良い。Oリングを用いると、より一層、構成が簡素にできる。 In this invention, the elastic body may be an O-ring concentric with the bearing. If an O-ring is used, the configuration can be further simplified.
この発明において、前記弾性体が、周方向に分散配置した複数のコイルばねであっても良い。コイルばねを用いると、適切な押し付け力を精度良く得ることが簡単となる。 In the present invention, the elastic body may be a plurality of coil springs distributed in the circumferential direction. Use of a coil spring makes it easy to obtain an appropriate pressing force with high accuracy.
この発明において、前記弾性体が、前記軸受と同心の皿ばねであっても良い。皿ばねを用いると、弾性体による強い予圧を与えることが容易である。 In this invention, the elastic body may be a disc spring concentric with the bearing. When a disc spring is used, it is easy to give a strong preload by an elastic body.
この発明において、前記負荷側の軸受の外輪と反負荷側の軸受の外輪との間に、前記ハウジングにおける両側の軸受の外輪が嵌合する軸受嵌合面よりも内径側に突出した環状の内径側突出部が介在し、この内径側突出部の端面に前記弾性体を設けても良い。このようにハウジング側に弾性体を設けることで、軸受外輪には弾性体の配置用の加工を行うことが不要で、通常の構成の軸受をそのまま用いることができる。 In this invention, between the outer ring of the bearing on the load side and the outer ring of the bearing on the anti-load side, an annular inner diameter protruding to the inner diameter side from the bearing fitting surface on which the outer rings of the bearings on both sides of the housing are fitted A side protrusion may be interposed, and the elastic body may be provided on the end face of the inner diameter side protrusion. By providing the elastic body on the housing side in this way, it is not necessary to perform processing for arranging the elastic body on the bearing outer ring, and a bearing having a normal configuration can be used as it is.
この発明において、前記弾性体を前記反負荷側の軸受の外輪に設けても良い。軸受の外輪に弾性体を設けた場合、軸受を弾性体付きのものとして製造や準備することができて、ハウジング側には弾性体の配置のための加工が不要となり、主軸ハウジング等のハウジングの構成が簡素にできる。 In this invention, you may provide the said elastic body in the outer ring | wheel of the bearing of the said anti-load side. When the outer ring of the bearing is provided with an elastic body, the bearing can be manufactured and prepared with an elastic body, and the housing does not require processing for the arrangement of the elastic body. The configuration can be simplified.
この発明において、前記負荷側の軸受の外輪と反負荷側の軸受の外輪との間に、前記ハウジングにおける両側の軸受の外輪が嵌合する軸受嵌合面よりも内径側に突出した環状の内径側突出部が介在し、この内径側突出部と前記反負荷側の軸受の外輪との間に外輪間座が配置され、この外輪間座に前記弾性体を設けても良い。外輪間座に弾性体を設ける場合は、ハウジング等に比べて小さく、また軸受外輪等に比べて簡素な形状の部品である外輪間座に弾性体を設けることになるため、弾性体を設けながら、より一層簡素な構成とできる。 In this invention, between the outer ring of the bearing on the load side and the outer ring of the bearing on the anti-load side, an annular inner diameter protruding to the inner diameter side from the bearing fitting surface on which the outer rings of the bearings on both sides of the housing are fitted A side protrusion may be interposed, and an outer ring spacer may be disposed between the inner diameter side protrusion and the outer ring of the bearing on the anti-load side, and the elastic body may be provided in the outer ring spacer. When an elastic body is provided in the outer ring spacer, the elastic body is provided in the outer ring spacer, which is smaller than the housing and the like and is a simpler part than the bearing outer ring. Thus, the configuration can be further simplified.
この発明において、前記負荷側および反負荷側のいずれか一方または両方の軸受は、複数列の軸受の組み合わせとしても良い。このような複数列の軸受の組み合わせとしても、運転開始から高速運転までの適切な予圧が得られる。 In the present invention, either one or both of the load side and the anti-load side may be a combination of a plurality of rows of bearings. Even in such a combination of a plurality of rows of bearings, an appropriate preload from the start of operation to high-speed operation can be obtained.
この発明の工作機械主軸装置は、工作機械の主軸を、前記いずれかの発明の軸受装置で支持したものである。
この構成によると、軸受装置において回転開始時の不要な滑りを無くし、かつ高速回転時の予圧上昇を抑制でき、高い主軸剛性を確保できるので、主軸回転精度を確保することができる。
The machine tool spindle device of the present invention is such that the spindle of the machine tool is supported by the bearing device of any one of the above inventions.
According to this configuration, the unnecessary slip at the start of rotation in the bearing device can be eliminated, the increase in the preload at the time of high speed rotation can be suppressed, and high spindle rigidity can be ensured, so that the spindle rotation accuracy can be ensured.
この発明の軸受装置は、工作機械の主軸を、この主軸に荷重が作用する端部側である負荷側に配置した軸受と、この負荷側軸受に対する反負荷側に配置した軸受とを介してハウジングに設置し、前記負荷側および反負荷側の軸受は、それぞれアンギュラ玉軸受であって、互いに背面向き合わせとし、負荷側の軸受は外輪を前記ハウジングに対して軸方向に位置固定とし、反負荷側軸受は外輪を前記ハウジングに対して軸方向に非位置固定とし、両側の軸受の内輪の軸方向位置を規制する内輪位置規制手段を設けた軸受装置において、前記ハウジングおよび前記内輪位置規制手段により規制される前記軸受のアキシアル内部隙間を、前記軸受の常温の運転停止状態では正となり、軸受の運転状態では内外輪の温度差と遠心力の作用により負となって定位置予圧が生じる大きさとし、かつ前記反負荷側軸受けの外輪の背面と前記ハウジングとの間に、この反負荷側軸受の外輪を正面側へ付勢して軸受運転停止時に予圧を生じさせる弾性体を介在させたため、簡単な構成により、回転開始時の不要な滑りを無くし、かつ高速回転時の予圧上昇を抑制でき、高い主軸剛性を確保できる。 The bearing device according to the present invention includes a housing in which a main shaft of a machine tool is disposed on a load side which is an end side where a load acts on the main shaft, and a bearing disposed on an anti-load side with respect to the load side bearing. The load-side and anti-load-side bearings are angular contact ball bearings, facing each other, and the load-side bearing has the outer ring fixed in the axial direction with respect to the housing. The side bearing is a bearing device in which the outer ring is fixed in a non-positional position relative to the housing in the axial direction, and provided with inner ring position restricting means for restricting the axial position of the inner ring of the bearings on both sides by the housing and the inner ring position restricting means. The axial internal clearance of the bearing to be regulated becomes positive when the bearing is stopped at room temperature, and becomes negative when the bearing is operating due to the temperature difference between the inner and outer rings and the centrifugal force. The preload is generated when the bearing operation is stopped by biasing the outer ring of the anti-load side bearing to the front side between the housing and the rear surface of the outer ring of the anti-load side bearing. Since an elastic body is interposed, an unnecessary slip at the start of rotation can be eliminated with a simple configuration, and an increase in preload during high-speed rotation can be suppressed, and high spindle rigidity can be ensured.
この発明の第1の実施形態を図1ないし図3と共に説明する。図1(A)はこの実施形態の軸受装置が用いられる工作機械の主軸装置の断面図を示す。この主軸装置1は、ハウジング2内において、主軸3を軸受装置4により回転自在に支持したものである。軸受装置4は、多列アンギュラ玉軸受からなる。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1A is a sectional view of a spindle device of a machine tool in which the bearing device of this embodiment is used. The
軸受装置4は、主軸3に荷重が作用する端部側である負荷側に配置した軸受5Aと、この負荷側軸受5Aに対する反負荷側に配置した軸受5Bとを備える。これら両軸受5A,5Bを介して、主軸3の工具取付端3a側となる負荷側部である前部、および後部をハウジング2に支持する。負荷側および反負荷側の軸受5A,5Bは、それぞれ外輪11A,11B,内輪12A,12B,ボール13A,13B,およびボール13A,13Bを保持する保持器14A,14Bを有するアンギュラ玉軸受からなり、互いに背面向き合わせとされている。負荷側の軸受5Aの外輪11Aと反負荷側の軸受5Bの外輪11Bとの間には、ハウジング2における両側の軸受5A,5Bの外輪11A,11Bが嵌合する軸受嵌合面よりも内径側に突出した環状の内径側突出部2aが介在する。両軸受5A,5Bの内輪12A,12B間には内輪間座6が介在する。
The
負荷側の軸受5Aは、その外輪11Aをハウジング2に対して軸方向に位置固定されている。具体的には、ハウジング2の前端に固定される外輪押え蓋7と、前記ハウジング2の内径側突出部2aの端面とに挟まれて、負荷側の軸受5Aの外輪11Aが軸方向に位置固定されている。反負荷側の軸受5Bは、その外輪11Bをハウジング2に対して軸方向に非位置固定とされている。具体的には、反負荷側の軸受5Bの外輪11Bは、ハウジング2の軸受嵌合面に、緩み嵌めの嵌め合いとされている。
The load-
両軸受5A,5Bの内輪12A,12Bは、内輪位置規制手段20により軸方向位置が規制されている。具体的には、負荷側の軸受5Aの内輪12Aの一端面を、主軸3の工具取付端3aに続き大径に形成された肩部3bの端面に係合させ、反負荷側の軸受5Bの内輪12Bの一端面を、円筒部材であるスペーサ8を介してナット9で締め付ける。これにより、両軸受5A,5Bの内輪12A,12Bの軸方向位置が規制される。すなわち、前記内輪位置規制手段20は、主軸3、その肩部3a、内輪間座6、スペーサ8、ナット9などからなる。
The axial positions of the
反負荷側の軸受5Bの外輪11Bの背面とハウジング2との間には、前記内輪位置規制手段20により規制した初期状態で所定量の隙間δが与えられている。この隙間δが、反負荷側の軸受5Bのアキシアル内部隙間となる。このアキシアル内部隙間δの大きさは、軸受5A,5Bの常温(すなわち室温)の運転停止状態では正となり、軸受5A,5Bの運転状態では内外輪の温度差と遠心力による内輪12Bの拡径作用により負となって定位置予圧が生じる大きさとしている。なお、上記アキシアル内部隙間δが負となって定位置予圧が生じる状態となる温度や主軸回転数、つまりどの程度の温度や主軸回転数となれば定位置予圧が生じるようにするかの初期アキシアル内部隙間δの大きさは、この軸受装置1を適用する工作機械や加工目的等に応じて適宜設定すれば良いが、例えば主軸回転数4000rpm (内外輪の温度差約2℃)となる程度で、零となる程度の大きさとされる。
具体例を挙げると、アキシアル内部隙間δとして、数十μmが設定される。
Between the rear surface of the
As a specific example, several tens of μm is set as the axial internal gap δ.
反負荷側の軸受5Bの外輪11Bの背面とハウジング2との間には、この反負荷側の軸受5Bの外輪11Bを正面側へ付勢する弾性体10が介在させてある。具体的には、図1(A)のA部を拡大して示す図1(B)のように、ハウジング2の内径側突出部2aの端面に軸受5A,5Bと同心の環状の周溝15を設け、この周溝15に弾性体10としてOリングを収容している。両軸受5A,5Bが組付けられた状態(すなわちアキシアル内部隙間δが初期値の状態)で、Oリングからなる弾性体10は圧縮されており、その復元力により反負荷側の軸受5Bの外輪11Aが正面側へ付勢されている。
Between the back surface of the
上記構成の作用を説明する。軸受装置4の運転停止時や運転開始時は、反負荷側の軸受5Bの外輪11Bとハウジング2の内径側突出部2aの端面との間に隙間δがあって、この隙間δが反負荷側の軸受5Bのアキシアル内部隙間となり、定位置予圧は生じていない。しかし、ハウジング2の内径側突出部2aの端面と外輪11Bとの間に圧縮状態で弾性体10が介在しているため、弾性体10の弾性復元力により反負荷側の軸受5Bに予圧が与えられる。つまり、ハウジング2の内径側突出部2aの端面と外輪11Bの背面との間のアキシアル隙間δが詰まるまでは、弾性体10の弾性復元力によって、軸受5Bに定圧予圧による予圧が作用する。これにより、ある程度の回転速度に高まるまで、前記アキシアル内部隙間δに起因する主軸3のがたつきを無くし、回転開始時の不要な滑りを無くすことができる。
The operation of the above configuration will be described. When the operation of the
反負荷側の軸受5Bでは、回転に伴い、遠心力による内輪12Bの膨張や、内外輪12B,11Bの温度差(通常、内輪12Bの方が温度が高い)により、前記アキシアル内部隙間δが小さくなる。回転速度が速くなり、アキシアル内部隙間δが負の値になると、定位置予圧が生じる。すなわち、定圧予圧から定位置予圧に切り換わる。
In the
図2は、前記軸受装置における予圧量の変化をグラフで示したものである。回転速度がある程度以上になると、アキシアル内部隙間δが無くなり、予圧量が上昇する。図2のグラフでは、回転速度が4000rpm を超えたあたりで、遠心力の作用などにより内部隙間が小さくなってきて、ハウジング2の内径側突出部2aの端面と外輪11Bの背面の間のアキシアル内部隙間δが詰まり、定位置予圧の状態となって、以後は徐々に予圧が上昇して行く。この場合の予圧の上昇は、組込時に前記アキシアル内部隙間δが与えられていることから抑制され、10000rpm になっても限界予圧200kgf を越えることは無い。なお、組込時に設定される前記アキシアル内部隙間δの設定量を調整することで、狙いの回転速度においてアキシアル内部隙間δが詰まるようにでき、アキシアル内部隙間δが詰まった以降は通常の定位置予圧状態となる。
なお、同図の例では、回転速度が4000rpm を超えたあたりでアキシアル内部隙間δが零となるが、2000〜6000rpm の範囲で(例えば2000rpm 、3000rpm 、5000rpm 、または6000rpm 程度で)アキシアル内部隙間δが零となるように、初期(運転停止時)のアキシアル内部隙間δを設定しても良い。この場合に、回転速度の上昇は軸受温度の上昇を伴うが、温度変化に係わらずに、回転速度のみに着目して初期のアキシアル内部隙間δを設定しても良い。
FIG. 2 is a graph showing changes in the amount of preload in the bearing device. When the rotational speed exceeds a certain level, the axial internal gap δ disappears and the amount of preload increases. In the graph of FIG. 2, when the rotational speed exceeds 4000 rpm, the internal gap becomes smaller due to the action of centrifugal force, etc., and the axial interior between the end surface of the inner diameter
In the example shown in the figure, the axial internal clearance δ becomes zero when the rotational speed exceeds 4000 rpm, but the axial internal clearance δ is within the range of 2000 to 6000 rpm (for example, about 2000 rpm, 3000 rpm, 5000 rpm, or 6000 rpm). The axial internal gap δ at the initial stage (when operation is stopped) may be set so that becomes zero. In this case, an increase in the rotational speed is accompanied by an increase in the bearing temperature, but the initial axial internal gap δ may be set by paying attention only to the rotational speed regardless of the temperature change.
図3は、φ90mmのアンギュラ玉軸受の200kgf 予圧状態での剛性を、定位置予圧の場合と定圧予圧の場合と比較して示すグラフであり、定位置予圧の場合の方が剛性に優れていることを表している。この実施形態の軸受装置4では、上記したように高速回転時の定位置予圧による運転を可能としていることから、図3のグラフからも明らかなように、定圧予圧の主軸や、通常高速になると予圧の上昇に有利な定圧予圧に切り換える機構の主軸に比べて、主軸剛性を高めることができる。
このように、この軸受装置4では、簡単な構成により、回転開始時の不要な滑りを無くし、かつ高速回転時の予圧上昇を抑制でき、高い主軸剛性を確保できる。
FIG. 3 is a graph showing the rigidity of a φ90 mm angular ball bearing in a 200 kgf preload state in comparison with a fixed position preload and a fixed pressure preload, and the fixed position preload is superior in rigidity. Represents that. Since the
Thus, in this
また、この軸受装置4を備える前記工作機械の主軸装置1は、軸受装置4において回転開始時の不要な滑りを無くし、かつ高速回転時の予圧上昇を抑制できるので、主軸回転精度を向上させることができる。
Further, the
図4はこの発明の他の実施形態を示す。この実施形態では、図1〜図3に示した軸受装置4において、反負荷側の軸受5Bの外輪11Bの背面とハウジング2との間に、複数(図示の例では6〜10個)のコイルばねからなる弾性体10Aを介在させている。具体的には、ハウジング2の内径側に突出した環状の内形側突出部2aの端面に、周方向に分配して複数の凹部16を設け、これらの凹部16に弾性体10Aとしてコイルばねをそれぞれ収容している。両軸受5A,5Bに定位置予圧が与えられた状態で、コイルばねからなる弾性体10Aは圧縮されており、その復元力により反負荷側の軸受5Bの外輪11Aが正面側へ付勢されている。その他の構成および作用効果は図1〜図3の実施形態の場合と同様である。
FIG. 4 shows another embodiment of the present invention. In this embodiment, in the
図5はこの発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態では、図1〜図3に示した軸受装置4において、反負荷側の軸受5Bの外輪11Bの背面とハウジング2との間に、軸受5A,5Bと同心の皿ばねからなる弾性体10Bを介在させている。具体的には、ハウジング2の内径側に突出した環状の内形側突出部2aの端面と、これに対向する軸受5Bの外輪11Bの背面との間に、皿ばねからなる弾性体10Bを介在させている。その他の構成および作用効果は図1〜図3の実施形態の場合と同様である。
FIG. 5 shows still another embodiment of the present invention. In this embodiment, in the
図6はこの発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態では、図1〜図3に示した軸受装置4において、反負荷側の軸受5Bの外輪11Bの背面に軸受5A,5Bと同心の環状の周溝17を設け、この周溝17に弾性体10CとしてOリングを収容している。その他の構成および作用効果は図1〜図3の実施形態の場合と同様である。
FIG. 6 shows still another embodiment of the present invention. In this embodiment, in the
図7はこの発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態では、図1〜図3に示した軸受装置4において、ハウジング2の内径側突出部2aと反負荷側の軸受5Bの外輪11Bとの間に外輪間座18が配置され、この外輪間座18と前記内径側突出部2aとの間に弾性体10Dが介在させてある。具体的には、前記外輪間座18の前記内径側突出部2aと対向する端面に軸受5A,5Bと同心の環状の周溝19を設け、この周溝19に弾性体10DとしてOリングを収容している。その他の構成および作用効果は図1〜図3の実施形態の場合と同様である。
FIG. 7 shows still another embodiment of the present invention. In this embodiment, in the
図8はこの発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態では、図1〜図3に示した軸受装置4において、負荷側の軸受5Aおよび反負荷側の軸受5Bを、それぞれ2列の軸受の組み合わせとしている。具体的には、負荷側の軸受5Aとして、正面側を主軸3のフロント側に向けたアンギュラ玉軸受が軸方向に2列並べられ、反負荷側の軸受5Bとして、正面側を主軸3のリア側に向けたアンギュラ玉軸受が軸方向に2列並べられている。反負荷側の2列の軸受5B,5Bのうち、ハウジング2の内径側突出部2a寄りの軸受5Bの外輪11Bの背面と前記内径側突出部2aとの間に弾性体10が介在させてある。その他の構成および作用効果は図1〜図3の実施形態の場合と同様である。
FIG. 8 shows still another embodiment of the present invention. In this embodiment, in the
なお、同図の実施形態において、図4〜図7に示した各実施形態における弾性体の種類やその弾性体の設置構造を採用しても良い。また、負荷側の軸受5Aおよび反負荷側の軸受5Bの軸受配列数は2列に限らず、3列以上としてもよく、両軸受5A,5Bのうち、いずれか一方の軸受だけを複数列としても良い。
In the embodiment shown in the figure, the type of elastic body and the installation structure of the elastic body in each embodiment shown in FIGS. 4 to 7 may be adopted. Further, the number of bearing arrangements of the load-
また、上記各実施形態は、ハウジング1のフロント側軸受を負荷側軸受5Aとし、リア側軸受を反負荷側軸受5Bとしたが、フロント側軸受を複数のアンギュラ玉軸受の配列からなる軸受装置で構成し、リア側軸受を円筒ころ軸受の配列からなる軸受装置で構成し、そのフロント側軸受につきこの発明を適用しても良い。
In each of the above embodiments, the front side bearing of the
1…主軸装置
2…ハウジグ
2a…内径側突出部
3…主軸
4…側軸受装置
5A,5B…軸受
10,10A,10B,10C,10D…弾性体
11A,11B…外輪
12A,12B…内輪
18…外輪間座
20…内輪位置規制手段
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記ハウジングおよび前記内輪位置規制手段により規制される前記軸受のアキシアル内部隙間を、前記軸受の常温の運転停止状態では正となり、軸受の運転状態では内外輪の温度差と遠心力の作用により負となって定位置予圧が生じる大きさとし、かつ前記反負荷側軸受けの外輪の背面と前記ハウジングとの間に、この反負荷側軸受の外輪を正面側へ付勢して軸受運転停止時に予圧を生じさせる弾性体を介在させたことを特徴とする軸受装置。 The main axis of the machine tool is installed in the housing via a bearing arranged on the load side, which is an end side where a load acts on the main spindle, and a bearing arranged on the side opposite to the load side bearing. The bearings on the anti-load side are angular contact ball bearings, facing each other, the bearings on the load side fix the outer ring in the axial direction with respect to the housing, and the bearing on the anti-load side has the outer ring attached to the housing. In a bearing device provided with inner ring position restricting means that is non-position fixed in the axial direction and restricts the axial position of the inner ring of the bearings on both sides.
The axial internal clearance of the bearing, which is regulated by the housing and the inner ring position regulating means, is positive when the bearing is stopped at normal temperature, and is negative due to the temperature difference between the inner and outer rings and the centrifugal force. The size is such that a preload at a fixed position is generated, and the outer ring of the anti-load side bearing is urged to the front side between the rear surface of the outer ring of the anti-load side bearing and the housing to generate pre-load when the bearing operation is stopped. A bearing device comprising an elastic body to be interposed.
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012026260A1 (en) * | 2010-08-26 | 2012-03-01 | Ntn株式会社 | Gear device |
KR101257354B1 (en) * | 2012-02-21 | 2013-04-23 | 주식회사 로텍 | Slip ring for high speed |
WO2014010542A1 (en) * | 2012-07-10 | 2014-01-16 | 株式会社空スペース | Roller bearing and method for use of same |
JP2016534301A (en) * | 2013-08-30 | 2016-11-04 | シェフラー テクノロジーズ アー・ゲー ウント コー. カー・ゲーSchaeffler Technologies AG & Co. KG | Bearing assembly and roving machine having the bearing assembly |
WO2019111430A1 (en) * | 2017-12-04 | 2019-06-13 | 三菱電機株式会社 | Electric motor and electric fan |
-
2008
- 2008-10-10 JP JP2008263453A patent/JP2010091066A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012026260A1 (en) * | 2010-08-26 | 2012-03-01 | Ntn株式会社 | Gear device |
KR101257354B1 (en) * | 2012-02-21 | 2013-04-23 | 주식회사 로텍 | Slip ring for high speed |
WO2014010542A1 (en) * | 2012-07-10 | 2014-01-16 | 株式会社空スペース | Roller bearing and method for use of same |
JP2016534301A (en) * | 2013-08-30 | 2016-11-04 | シェフラー テクノロジーズ アー・ゲー ウント コー. カー・ゲーSchaeffler Technologies AG & Co. KG | Bearing assembly and roving machine having the bearing assembly |
WO2019111430A1 (en) * | 2017-12-04 | 2019-06-13 | 三菱電機株式会社 | Electric motor and electric fan |
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