JP2015094382A - Bearing device, attachment, and machine tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、軸受装置、アタッチメント、及び工作機械に関する。 The present invention relates to a bearing device, an attachment, and a machine tool.
加工対象物を加工する工作機械において、工具を含むアタッチメントが着脱可能に取り付けられる工作機械が知られている。アタッチメントは、例えば工具の向きの変更のために旋回する必要がある。そのため、アタッチメントは、特許文献1及び特許文献2に開示されているような軸受装置を備えている。
2. Description of the Related Art A machine tool for machining an object to be machined is known in which an attachment including a tool is detachably attached. The attachment needs to turn, for example, to change the orientation of the tool. Therefore, the attachment includes a bearing device as disclosed in
軸受装置の軸受剛性が十分でないと、例えばアタッチメントによる工具の位置決め精度が低下したり、振動が発生したりする可能性がある。例えば、工具を用いて加工対象物を加工するとき、軸受装置の軸受剛性が十分でないと、工具の位置決め精度が低下して、加工精度が低下する可能性がある。軸受剛性を高めるために、軸受装置の転動体に予め荷重を加える(予圧する)ことが行われている。しかし、転動体を予圧した場合、転動体に常に力が加わった状態となるため、軸受装置の性能の低下が進む可能性がある。 If the bearing device has insufficient bearing rigidity, for example, there is a possibility that the positioning accuracy of the tool due to the attachment may be reduced or vibration may occur. For example, when machining a workpiece using a tool, if the bearing rigidity of the bearing device is not sufficient, the positioning accuracy of the tool may be lowered, and the machining accuracy may be lowered. In order to increase the bearing rigidity, a load is applied (preloaded) to the rolling elements of the bearing device in advance. However, when the rolling element is preloaded, the rolling element is always subjected to a force, so that the performance of the bearing device may decrease.
本発明は、性能の低下が抑制される軸受装置、アタッチメント、及び工作機械を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a bearing device, an attachment, and a machine tool in which deterioration in performance is suppressed.
本発明に係る軸受装置は、第1軌道輪と、前記第1軌道輪に対して相対移動可能な第2軌道輪と、前記第1軌道輪と前記第2軌道輪との間に配置される転動体と、前記第1軌道輪及び前記第2軌道輪の少なくとも一方を介して前記転動体に力を加える駆動装置を含み、前記転動体に加える力を調整して軸受剛性を調整する調整装置と、を備える。 A bearing device according to the present invention is disposed between a first race ring, a second race ring that can move relative to the first race ring, and the first race ring and the second race ring. An adjusting device that includes a rolling element and a driving device that applies force to the rolling element via at least one of the first raceway and the second raceway, and that adjusts the force applied to the rolling element to adjust bearing rigidity. And comprising.
本発明によれば、第1軌道輪及び第2軌道輪の少なくとも一方を介して転動体に力を加えることができる駆動装置を有する調整装置を設けたので、転動体に加える力を大きくすることにより軸受剛性を高くすることができ、転動体に加える力を小さくすることにより軸受剛性を低くすることができる。軸受剛性が高くなることによって、回転精度及び位置決め精度が向上する。また、軸受剛性が高くなることによって、転動体の滑りに起因するスミアリングが軽減され、外部振動で発生するフレッティングが防止される。また、軸受剛性が高くなることによって、回転中心のぶれが抑制される。一方、軸受剛性が低くなる(軸受装置の転動体に加わる荷重が小さくなる)と、軸受装置の性能の低下が抑制される。加工時の高い位置決め精度が要求される場面など、高い軸受剛性が要求される場面においてだけ、転動体に力を加え、高い軸受剛性が要求されない場面(アタッチメントの位置を動かしているとき)においては、転動体に加える力を小さくすることにより、軸受装置の性能の低下を抑制できる。 According to the present invention, since the adjusting device having the drive device that can apply a force to the rolling element via at least one of the first raceway and the second raceway is provided, the force applied to the rolling element is increased. Thus, the bearing rigidity can be increased, and the bearing rigidity can be decreased by reducing the force applied to the rolling elements. Increased bearing rigidity improves rotational accuracy and positioning accuracy. Further, since the bearing rigidity is increased, smearing caused by the sliding of the rolling elements is reduced, and fretting caused by external vibration is prevented. In addition, since the bearing rigidity is increased, the shake of the rotation center is suppressed. On the other hand, when the bearing rigidity is reduced (the load applied to the rolling elements of the bearing device is reduced), the performance of the bearing device is prevented from being deteriorated. Only in scenes where high bearing rigidity is required, such as when high positioning accuracy is required during machining, in situations where high bearing rigidity is not required (when moving the attachment position), the rolling element is applied with force. By reducing the force applied to the rolling elements, it is possible to suppress a decrease in the performance of the bearing device.
本発明に係る軸受装置において、前記調整装置は、前記第1軌道輪と前記第2軌道輪との相対移動時に第1の力を加え、前記相対移動の停止時に前記第1の力よりも大きい第2の力を加えてもよい。例えば、第1軌道輪と第2軌道輪との相対移動時に転動体に加える力を小さくすることにより、軸受装置の性能の低下を抑制することができる。一方、第1軌道輪と第2軌道輪との相対移動の停止時に転動体に加える力を大きくすることにより、軸受剛性を高くすることができる。 In the bearing device according to the present invention, the adjusting device applies a first force during relative movement between the first raceway ring and the second raceway ring, and is larger than the first force when the relative movement is stopped. A second force may be applied. For example, a decrease in the performance of the bearing device can be suppressed by reducing the force applied to the rolling elements during the relative movement between the first race ring and the second race ring. On the other hand, the bearing rigidity can be increased by increasing the force applied to the rolling elements when the relative movement between the first raceway and the second raceway is stopped.
本発明に係る軸受装置において、前記転動体の表面と接触するように前記転動体と前記第1軌道輪及び前記第2軌道輪との間に配置されるスペーサ部材を備え、前記駆動装置は、前記第1軌道輪及び前記第2軌道輪と前記スペーサ部材との間に隙間が形成される状態及び隙間が形成されない状態の一方から他方に変化するように前記第1軌道輪及び前記第2軌道輪の少なくとも一方に力を加えてもよい。例えば、高い軸受剛性が要求されない場面においては、第1軌道輪及び第2軌道輪とスペーサ部材との間に隙間が形成されるように、第1軌道輪及び第2軌道輪の少なくとも一方に加える力を小さくすることにより、軸受装置の性能の低下を抑制することができる。一方、高い軸受剛性が要求される場面においては、第1軌道輪及び第2軌道輪とスペーサ部材とが接触するように、第1軌道輪及び第2軌道輪の少なくとも一方に加える力を大きくすることにより、軸受剛性を高くすることができる。また、第1軌道輪及び第2軌道輪とスペーサ部材との接触面積は大きく、スペーサ部材と転動体との接触面積も大きいため、高い軸受剛性が得られる。 In the bearing device according to the present invention, the bearing device includes a spacer member disposed between the rolling element, the first raceway ring, and the second raceway ring so as to contact the surface of the rolling element, The first raceway and the second raceway are changed from one of a state where a gap is formed between the first raceway and the second raceway and the spacer member and a state where no gap is formed to the other. A force may be applied to at least one of the rings. For example, in a scene where high bearing rigidity is not required, it is added to at least one of the first track ring and the second track ring so that a gap is formed between the first track ring and the second track ring and the spacer member. By reducing the force, it is possible to suppress a decrease in the performance of the bearing device. On the other hand, in a scene where high bearing rigidity is required, the force applied to at least one of the first and second race rings is increased so that the first and second race rings and the spacer member come into contact with each other. As a result, the bearing rigidity can be increased. Further, since the contact area between the first and second race rings and the spacer member is large and the contact area between the spacer member and the rolling element is large, high bearing rigidity can be obtained.
本発明に係る軸受装置において、前記第1軌道輪は、第1軸の周囲に配置され、前記第2軌道輪は、前記第1軌道輪の周囲に配置され、前記第1軌道輪及び前記第2軌道輪の少なくとも一方は、前記第1軸と平行な方向に関して第1部分と第2部分とに分割され、前記駆動装置は、前記第1部分及び前記第2部分に前記第1軸と平行な方向に力を加えることができ、前記調整装置は、前記第1部分及び前記第2部分に加える力を調整して、前記軸受剛性を調整してもよい。第1軌道輪及び第2軌道輪の少なくとも一方が第1部分と第2部分とに分割され、その第1部分及び第2部分に力を加えることによって、転動体に加える力を円滑に調整することができる。 In the bearing device according to the present invention, the first track ring is disposed around a first shaft, the second track ring is disposed around the first track ring, the first track ring and the first track ring. At least one of the two race rings is divided into a first portion and a second portion with respect to a direction parallel to the first axis, and the drive device is parallel to the first axis in the first portion and the second portion. A force can be applied in any direction, and the adjusting device may adjust the bearing rigidity by adjusting the force applied to the first part and the second part. At least one of the first track ring and the second track ring is divided into a first portion and a second portion, and the force applied to the rolling element is smoothly adjusted by applying a force to the first portion and the second portion. be able to.
本発明に係る軸受装置において、前記転動体は、前記第1軸と平行な方向の荷重を支持する第1転動体と、前記第1軸に対する放射方向に関して前記第1転動体の外側に配置され、前記第1軸と直交する方向の荷重を支持する第2転動体と、を含んでもよい。アキシャル荷重を支持する第1転動体と、ラジアル荷重を支持する第2転動体とが設けられることにより、経年的な精度低下が少なく、高い軸受剛性を維持することができる。すなわち、軸受装置に滑り要素を設けず、転がり要素のみで軸受装置を構成することにより、軸受剛性を高くしつつ、長寿命化を図ることができる。 In the bearing device according to the present invention, the rolling element is disposed outside the first rolling element with respect to a first rolling element that supports a load in a direction parallel to the first axis and a radial direction with respect to the first axis. And a second rolling element that supports a load in a direction orthogonal to the first axis. By providing the first rolling element that supports the axial load and the second rolling element that supports the radial load, it is possible to maintain high bearing rigidity with little deterioration in accuracy over time. That is, by providing the bearing device with only the rolling element without providing the sliding element in the bearing device, it is possible to increase the life while increasing the bearing rigidity.
本発明に係るアタッチメントは、工作機械のラムに着脱可能に取り付けられるアタッチメントであって、上述の軸受装置を備える。 An attachment according to the present invention is an attachment that is detachably attached to a ram of a machine tool, and includes the above-described bearing device.
本発明によれば、軸受装置の性能の低下が抑制されるため、アタッチメントの性能の低下も抑制される。 According to the present invention, since the performance degradation of the bearing device is suppressed, the performance degradation of the attachment is also suppressed.
本発明に係る工作機械は、上述のアタッチメントが取り付けられる。 The above-mentioned attachment is attached to the machine tool according to the present invention.
本発明によれば、アタッチメントの性能の低下が抑制されるため、工作機械の性能の低下も抑制される。 According to the present invention, since the degradation of the performance of the attachment is suppressed, the degradation of the performance of the machine tool is also suppressed.
本発明によれば、性能の低下が抑制される。 According to the present invention, a decrease in performance is suppressed.
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。また、以下で説明する実施形態における構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment. In addition, the constituent elements in the embodiments described below can be combined as appropriate. Some components may not be used.
以下の説明においては、XYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。水平面内の一方向をX軸方向、水平面内においてX軸方向と直交する方向をY軸方向、X軸方向及びY軸方向のそれぞれと直交する方向をZ軸方向とする。また、X軸、Y軸、及びZ軸まわりの回転(傾斜)方向をそれぞれ、θX、θY、及びθZ方向とする。 In the following description, an XYZ orthogonal coordinate system is set, and the positional relationship of each part will be described with reference to this XYZ orthogonal coordinate system. One direction in the horizontal plane is defined as the X-axis direction, a direction orthogonal to the X-axis direction in the horizontal plane is defined as the Y-axis direction, and a direction orthogonal to each of the X-axis direction and the Y-axis direction is defined as the Z-axis direction. Further, the rotation (inclination) directions around the X axis, Y axis, and Z axis are the θX, θY, and θZ directions, respectively.
<第1実施形態>
第1実施形態について説明する。図1は、本実施形態に係る工作機械1の一例を示す図である。工作機械1は、工具を用いて加工対象物を加工する。工作機械1は、工具を自動交換する機能を有し、目的に合わせて異種の加工を1台で実行可能な数値制御工作機械(マシニングセンター)である。
<First Embodiment>
A first embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a
工作機械1は、ベッド2と、ベッド2にX軸方向に移動可能に支持されるテーブル3と、コラム4と、コラム4にY軸方向に移動可能に支持されるサドル5と、サドル5にZ軸方向に移動可能に支持されるラム6とを備えている。工作機械1のラム6の先端部にアタッチメント7が着脱可能に取り付けられる。コラム4は、テーブル3を跨ぐように配置される門型コラムである。本実施形態において、工作機械1は、所謂、門型工作機械である。工作機械1は、制御装置10に制御される。
The
テーブル3は、加工対象物を支持して移動可能である。テーブル3は、ボールねじ機構を含む駆動装置の作動により移動する。ボールねじ機構は、テーブル3に設けられたナットと、X軸方向に配置されるねじ軸と、ねじ軸とナットとの間に配置されるボールとを有する。駆動装置は、ボールねじ機構のねじ軸を回転するサーボモータを有する。サーボモータの作動により、テーブル3はX軸方向に移動する。 The table 3 is movable while supporting the workpiece. The table 3 is moved by the operation of a driving device including a ball screw mechanism. The ball screw mechanism includes a nut provided on the table 3, a screw shaft disposed in the X-axis direction, and a ball disposed between the screw shaft and the nut. The drive device has a servo motor that rotates the screw shaft of the ball screw mechanism. The table 3 moves in the X-axis direction by the operation of the servo motor.
コラム4は、Y軸方向に配置されたクロスレール8を有する。サドル5は、クロスレール8に支持された状態でY軸方向に移動する。ラム6は、サドル5にZ軸方向に移動可能に支持される。工具9を含むアタッチメント7は、ラム6の先端部に取り付けられる。
The column 4 has a
図2は、本実施形態に係るアタッチメント7の一例を示す断面図である。図2に示すように、アタッチメント7は、ラム6(工作機械1)に回転可能に支持される第1部材11と、第1部材11に回転可能に支持される第2部材12とを有する。工具9は、第2部材12に回転可能に支持される。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the
アタッチメント7は、ラム6と第1部材11との間に配置される軸受装置13と、第1部材11と第2部材12との間に配置される軸受装置14とを備えている。軸受装置13の少なくとも一部は、ラム6に支持される。軸受装置14の少なくとも一部は、第1部材11に支持される。第1部材11は、軸受装置13の少なくとも一部に支持された状態で、C軸を中心に回転可能である。第2部材12は、軸受装置14の少なくとも一部に支持された状態で、U軸を中心に回転可能である。工具9は、F軸を中心に回転可能である。本実施形態において、C軸とF軸とは実質的に平行である。U軸とF軸とは非平行である。なお、C軸とF軸とが非平行でもよい。アタッチメント7は、C軸を中心に第1部材11を回転させる第1駆動装置(不図示)と、U軸を中心に第2部材12を回転させる第2駆動装置(不図示)とを有する。
The
C軸とU軸とは非平行である。本実施形態において、C軸は、Z軸と平行である。U軸は、X軸、Y軸、及びZ軸のそれぞれと非平行である。上述のように、ラム6は、X軸方向、Y軸方向、及びZ軸方向に移動可能である。第1部材11は、θC方向(θZ方向)に移動可能(回転可能)である。第2部材12は、θU方向に移動可能(回転可能)である。工具9は、θF方向に移動可能(回転可能)である。本実施形態において、第2部材12及びその第2部材12に取り付けられる工具9は、X軸、Y軸、Z軸、θC、及びθUの5つの方向に移動可能である。
The C axis and the U axis are non-parallel. In the present embodiment, the C axis is parallel to the Z axis. The U axis is non-parallel to each of the X axis, the Y axis, and the Z axis. As described above, the
本実施形態において、軸受装置13と軸受装置14とは同等の構造である。以下、軸受装置13について主に説明する。
In the present embodiment, the bearing
図3は、本実施形態に係る軸受装置13の一部を破断した斜視図である。図4は、本実施形態に係る軸受装置13の一部を示す側断面図である。図4は、図3のA−A線矢視図に相当する。
FIG. 3 is a perspective view in which a part of the bearing
図3及び図4に示すように、軸受装置13は、第1軌道輪21と、第1軌道輪21に対して相対移動可能な第2軌道輪22と、第1軌道輪21と第2軌道輪22との間に配置される転動体23と、第1軌道輪21及び第2軌道輪22の少なくとも一方を介して転動体23に力を加える駆動装置24を含み、転動体23に加える力を調整して軸受剛性を調整する調整装置25とを備えている。調整装置25は、制御装置10に制御される。
As shown in FIGS. 3 and 4, the bearing
第1軌道輪21は、C軸の周囲に配置される。第2軌道輪22は、第1軌道輪21の周囲に配置される。以下の説明において、第1軌道輪21を適宜、内輪21、と称し、第2軌道輪22を適宜、外輪22、と称する。内輪21と外輪22とは相対的に回転可能である。
The
本実施形態において、軸受装置13は、転がり軸受である。転動体23は、ローラ(ころ)である。転動体23は、C軸の周囲に複数配置される。本実施形態において、軸受装置13は、クロスローラ軸受である。複数の転動体23のうち一部の転動体23の回転軸J1は、+C側から−C側に向かってC軸に近づくように傾斜する。複数の転動体23のうち一部の転動体23の回転軸J2は、+C側から−C側に向かってC軸から離れるように傾斜する。回転軸J1の転動体23と回転軸J2の転動体23とは、C軸の周囲において交互に配置される。
In the present embodiment, the bearing
外輪22は、C軸と平行な方向(Z軸方向)に関して第1部分26と第2部分27とに分割されている。第1部分26及び第2部分27のそれぞれは、C軸の周囲に配置される円環状の部材である。第2部分27の+Z側(+C側)に第1部分26が配置される。
The
駆動装置24は、第1部分26及び第2部分27にZ軸方向に力を加えることができる。図3に示すように、駆動装置24は、C軸の周囲に複数配置される。本実施形態において駆動装置24は、油圧シリンダを含む。図4に示すように、駆動装置24は、シリンダ28と、フランジ部29E及びフランジ部29Fを有し、少なくともフランジ部29Eがシリンダ28の内部に配置されるピストン29と、シリンダ28とピストン29との間の空間30A及び空間30Bのそれぞれに対する油(液体)の供給及び空間30A及び空間30Bそれぞれからの油の回収を行って空間30A及び空間30Bそれぞれの圧力を調整可能な油圧調整装置31とを備えている。
The driving
フランジ部29Eは、ピストン29の上端部に配置される。フランジ部29Fは、ピストン29の下端部に配置される。
The
シリンダ28及びピストン29の上端部は、第1部分26の上方(+Z方向)に配置される。ピストン29の下端部は、第2部分27の下方(−Z方向)に配置される。シリンダ28の下面28Fは、第1部分26の上面と対向する。第1部分26及び第2部分27のそれぞれは、ピストン29が配置される貫通孔を有する。フランジ29Fは、第2部分27の下面と接触する。第1部分26及び第2部分27は、Z軸方向に関してシリンダ28の下面28Fとピストン29のフランジ29Fとの間に配置される。
The upper end portions of the
空間30Aは、シリンダ28の内部空間のうち、フランジ部29Eよりも上側の空間である。空間30Bは、シリンダ28の内部空間のうち、フランジ部29Eよりも下側の空間である。
The
空間30Aは、配管40A及び配管41を介して、油圧調整装置31と接続される。空間30Bは、配管40B及び配管41を介して、油圧調整装置31と接続される。配管41にはバルブ機構(流路切替機構)42が配置される。バルブ機構42により、配管41及び配管40Aを介して油圧調整装置31と空間30Aとが接続されるとき、油圧調整装置31と空間30Bとを結ぶ流路は閉じられる。一方、バルブ機構42により、配管41及び配管40Bを介して油圧調整装置31と空間30Bとが接続されるとき、油圧調整装置31と空間30Aとを結ぶ流路は閉じられる。
The
例えば、油圧調整装置31と空間30Aとを結ぶ流路が閉じられた状態で、油圧調整装置31から空間30Bに油を供給して空間30Bの圧力を高くすることによって、ピストン29は上方に移動する。一方、油圧調整装置31と空間30Bとを結ぶ流路が閉じられた状態で、油圧調整装置31から空間30Aに油を供給して空間30Aの圧力を高くすることによって、ピストン29は下方に移動する。なお、空間30Aから油を回収して空間30Aの圧力を低くすることによって、ピストン29を上方に移動させてもよい。なお、空間30Bから油を回収して空間30Bの圧力を低くすることによって、ピストン29を下方に移動させてもよい。
For example, when the flow path connecting the hydraulic
図5は、駆動装置24の動作の一例を示す模式図である。例えば、油圧調整装置31の作動により空間30A及び空間30Bの少なくとも一方の圧力が調整され、ピストン29が上方に移動すると、シリンダ28の下面28Fとピストン29のフランジ29Fとが第1部分26及び第2部分27を挟む力が大きくなる。すなわち、ピストン29が上方に移動すると、下面28Fとフランジ29Fとの間に配置されている第1部分26及び第2部分27に加わるZ軸方向の力が大きくなる。駆動装置24により第1部分26及び第2部分27にZ軸方向の力が加えられ、第1部分26と第2部分27とが互いに接近するように移動すると、転動体23の表面に加わる力(圧力)が大きくなる。転動体23の表面は、内輪21の内面(軌道面)及び外輪22の内面(軌道面)のそれぞれに接触しているため、駆動装置24が第1部分26及び第2部分27にZ軸方向に力を加えると、転動体23の表面に加わる力(面圧)が大きくなる。これにより、軸受剛性が高くなる。
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example of the operation of the driving
一方、油圧調整装置31の作動により空間30A及び空間30Bの少なくとも一方の圧力が調整され、ピストン29が下方に移動すると、下面28Fとシリンダ29Fとが第1部分26及び第2部分27を挟む力が小さくなり、転動体23の表面に加わる力(面圧)は小さくなる。このように、制御装置10(調整装置25)は、油圧調整装置31を制御して空間30A及び空間30Bの少なくとも一方の圧力を調整することによって、第1部分26及び第2部分27に加えるZ軸方向の力を調整することができる。第1部分26及び第2部分27に加えられるZ軸方向の力が調整されることにより、転動体23の面圧が調整され、軸受剛性が調整される。
On the other hand, when the pressure of at least one of the space 30 </ b> A and the space 30 </ b> B is adjusted by the operation of the hydraulic
図6は、駆動装置24が第1部分26及び第2部分27に加える力(第1部分26及び第2部分27を挟む力)と、転動体23の面圧及び軸受剛性との関係を示す図である。図6に示すグラフにおいて、横軸は、第1部分26及び第2部分27に加える力であり、縦軸は、転動体23の面圧及び軸受剛性である。本実施形態において、第1部分26及び第2部分27に加える力は、空間30A及び空間30Bの圧力(油圧)と相関する。
FIG. 6 shows the relationship between the force applied by the driving
上述のように、第1部分26及び第2部分27に加える力が大きくなり、転動体23の面圧が大きくなると、軸受剛性が高くなる。一方、第1部分26及び第2部分27に加える力が小さくなり、転動体23の面圧が小さくなると、軸受剛性は低くなる。
As described above, when the force applied to the
本実施形態において、調整装置25は、内輪21と外輪22との相対移動時に、第1部分26及び第2部分27に第1の力F1を加え、内輪21と外輪22との相対移動の停止時に、第1部分26及び第2部分27に第1の力F1よりも大きい第2の力F2を加える。すなわち、制御装置10は、内輪21と外輪22との相対移動の停止時における転動体23の面圧が、内輪21と外輪22との相対移動時における転動体23の面圧よりも大きくなるように、調整装置25を制御する。
In the present embodiment, the adjusting
本実施形態において、内輪21と外輪22との相対移動時は、C軸を回転中心とした内輪21と外輪22との相対回転時であり、第1部材11の旋回時を含む。
In the present embodiment, the relative movement between the
本実施形態において、内輪21と外輪22との相対移動の停止時は、C軸を回転中心とした内輪21と外輪22との相対回転の停止時であり、第1部材11の旋回の停止時を含む。また、第1部材11の旋回の停止時において、工具9を使った加工が行われる場合、内輪21と外輪22との相対移動の停止時は、工具9を使った加工時を含む。
In the present embodiment, when the relative movement between the
なお、第1部材11が旋回しながら(内輪21と外輪22とが相対回転しながら)、工具9を使った加工が行われてもよい。その場合、調整装置25は、内輪21と外輪22との相対移動時に、第1の力F1よりも大きい第2の力F2を加える。
In addition, the process using the tool 9 may be performed while the
第1部材11の旋回時に、転動体23に加える力を小さくすることにより、例えば転動体23の表面が損傷したり、転動体23の温度が高くなったりすることが抑制される。すなわち、第1部材11の旋回時において転動体23の面圧を小さくすることにより、転動体23を含む軸受装置13の性能の低下が抑制される。また、第1部材11の旋回時において転動体23の面圧を小さくすることにより、外輪22に対して内輪21は円滑に回転し、小さいトルクで第1部材11は円滑に旋回することができる。一方、第1部材11の停止時又は工具9を使った加工時に、転動体23に加える力を大きくして軸受剛性を高くすることにより、例えば工具9の位置決め精度が高くなり、加工精度が高くなる。
By reducing the force applied to the rolling
以上説明したように、本実施形態によれば、内輪21及び外輪22を介して転動体23に加える力を調整することにより、軸受剛性を調整することができる。転動体23に加える力を大きくして軸受剛性を高くすることによって、第1部材11の回転精度及び位置決め精度が向上し、振動及び騒音が抑制される。また、軸受剛性を高くすることによって、転動体23の滑りに起因するスミアリングが軽減され、外部振動で発生するフレッティングが防止される。また、転動体23に加える力を小さくすることにより、軸受装置13は円滑に回転可能である。このように、高い軸受剛性が要求される場面においてだけ、転動体23に加える力を大きくし、高い軸受剛性が要求されない場面においては、転動体23に加える力を小さくすることにより、高い回転精度を得ることができる。したがって、軸受装置13の性能の低下が抑制される。
As described above, according to the present embodiment, the bearing rigidity can be adjusted by adjusting the force applied to the rolling
また、本実施形態においては、第1部材11の旋回時に、第1の力F1を加えるようにしたので、第1部材11は円滑に旋回可能である。第1部材11の停止時又は加工時に、第1の力F1よりも大きい第2の力F2を加えるようにしたので、軸受剛性を高くして、位置決め精度及び加工精度を向上することができる。
Moreover, in this embodiment, since the 1st force F1 was applied at the time of turning of the
また、本実施形態においては、外輪22が第1部分26と第2部分27とに分割され、第1部分26及び第2部分27に加えるZ軸方向の力を調整することによって、軸受剛性を円滑に調整することができる。
In the present embodiment, the
<第2実施形態>
第2実施形態について説明する。以下の実施形態において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
Second Embodiment
A second embodiment will be described. In the following embodiments, the same or equivalent components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.
図7及び図8のそれぞれは、本実施形態に係る軸受装置13の一部を模式的に示す図である。本実施形態においては、軸受装置13が玉軸受であることとする。すなわち、本実施形態において、転動体23は、ボール(玉)である。なお、第1実施形態と同様、転動体23がロール(ころ)でもよい。
7 and 8 are diagrams schematically showing a part of the bearing
本実施形態において、軸受装置13は、転動体23の表面と接触するように転動体23と内輪21及び外輪22との間に配置されるスペーサ部材32を備える。スペーサ部材32は、金属製である。図7に示すように、スペーサ部材32は、転動体23の表面と接触可能な内面(支持面)33を有する。内面33は、転動体23の表面の形状に沿うように形成される。これにより、内面33は、転動体23の表面と接触可能である。本実施形態において、転動体23はボールであり、内面33は、ボールの表面の形状に沿うように球面状に形成される。なお、転動体23がロールである場合、内面33は、ロールの表面の形状に沿うように形成される。
In the present embodiment, the bearing
図8に示すように、スペーサ部材32は、隣接する転動体23の間に配置される。本実施形態において、スペーサ部材32は、両側の転動体23のそれぞれと接触可能な2つの内面33を有する。
As shown in FIG. 8, the
図9は、本実施形態に係る軸受装置13の一部を示す側断面図である。図9に示すように、スペーサ部材32と接触した転動体23が、内輪21と外輪22との間に配置される。第1部材26及び第2部材27に加わる力が小さい状態においては、図9に示すように、スペーサ部材32と内輪21及び外輪22との間に隙間Gが形成される。
FIG. 9 is a side sectional view showing a part of the bearing
図10は、駆動装置24の動作の一例を示す模式図である。ピストン29が上方に移動し、第1部分26及び第2部分27に加わる力が大きくなると、転動体23が僅かに弾性変形する。これにより、内輪21及び外輪22がスペーサ部材32に接近して、隙間Gの寸法が小さくなる。第1部分26及び第2部分27に加わる力がさらに大きくなると、内輪21及び外輪22とスペーサ部材32の側面とが接触して、隙間Gは無くなる(隙間Gの寸法は零になる)。一方、ピストン29が下方に移動し、第1部分26及び第2部分27に加わる力が小さくなると、内輪21及び外輪22とスペーサ部材32とが離れ、隙間Gが形成される。このように、本実施形態においては、駆動装置24は、内輪21及び外輪22とスペーサ部材32との間に隙間Gが形成される状態及び隙間Gが形成されない状態の一方から他方に変化するように、内輪21及び外輪22の少なくとも一方に力を加えることができる。
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an example of the operation of the driving
図11は、駆動装置24が第1部分26及び第2部分27に加える力と、転動体23の面圧及び軸受剛性との関係を示す図である。図11に示すグラフにおいて、横軸は、第1部分26及び第2部分27に加える力であり、縦軸は、転動体23の面圧及び軸受剛性である。図11において、ラインL1が転動体23の面圧であり、ラインL2が軸受剛性である。
FIG. 11 is a diagram illustrating the relationship between the force applied by the driving
上述の実施形態と同様、本実施形態においても、第1部材11の旋回時に第1の力F1が加えられ、第1部材11の停止時又は加工時に第1の力F1よりも大きい第2の力F2が加えられる。本実施形態においては、第1部材11の旋回時において、隙間Gが形成されるように、第1部分26及び第2部分27に力が加えられる。一方、第1部材11の停止時又は加工時において、隙間Gが形成されないように、第1部分26及び第2部分27に力が加えられる。
Similar to the above-described embodiment, also in this embodiment, the first force F1 is applied when the
図11に示すように、隙間Gが形成されている状態で、第1部分26及び第2部分27に加える力を徐々に大きくしていくと、転動体23の面圧及び軸受剛性も徐々に大きくなる。
As shown in FIG. 11, when the force applied to the
第1部分26及び第2部分27に加わる力が徐々に大きくなり、力Fgに到達すると、内輪21及び外輪22とスペーサ部材32の側面とが接触して、隙間Gが無くなる。
When the force applied to the
隙間Gが無くなった後、第1部分26及び第2部分27に加える力をさらに大きくすると、軸受剛性はさらに高くなる。なお、転動体23の面圧は、スペーサ部材32及び転動体23で荷重分担しているため、微小上昇しかしない。本実施形態において、内輪21及び外輪22とスペーサ部材32との接触面積は大きい。また、スペーサ部材32と転動体23との接触面積も大きい。そのため、内輪21及び外輪22とスペーサ部材32とが接触した状態で第1部分26及び第2部分27に加える力をさらに大きくすることにより、高い軸受剛性を得ることができる。
If the force applied to the
本実施形態において、軸受装置13に高い軸受剛性が要求されない場面においては、内輪21及び外輪22とスペーサ部材32との間に隙間Gが形成されるように駆動装置24が作動することにより、軸受装置13の性能の低下を抑制しつつ、軸受装置13を円滑に回転させることができる。一方、軸受装置13に高い軸受剛性が要求される場面においては、内輪21及び外輪22とスペーサ部材32とが接触するように駆動装置24が作動することにより、高い軸受剛性を得ることができる。
In the present embodiment, in a scene where the bearing
<第3実施形態>
第3実施形態について説明する。以下の実施形態において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
<Third Embodiment>
A third embodiment will be described. In the following embodiments, the same or equivalent components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.
図12は、本実施形態に係る軸受装置13の一部を示す側断面図である。本実施形態において、軸受装置13は、C軸(Z軸)と平行な方向の荷重を支持する第1転動体231と、C軸に対する放射方向に関して第1転動体231の外側に配置され、C軸と直交する方向の荷重を支持する第2転動体232とを有する。
FIG. 12 is a side sectional view showing a part of the bearing
第1転動体231は、ロール(ころ)である。図12において、第1転動体231の回転軸と、Y軸とは平行である。本実施形態において、第1転動体231は、C軸方向(Z軸方向)に2つ配置される。内輪21は、それら2つの第1転動体231を支持する支持部21Sを備えている。支持部21Sは、軌道輪として機能する。C軸方向に配置された2つの第1転動体231のうち、+Z側の第1転動体231は、支持部21Sと第1部分26との間に配置され、−Z側の第1転動体231は、支持部21Sと第2部分27との間に配置される。第1転動体231の回転軸は、C軸と直交する。
The
第2転動体232は、クロスローラ軸受のローラ(ころ)を含む。すなわち、第2転動体232の回転軸は、C軸に対して傾斜する。第2転動体232は、内輪21の支持部21Sと、外輪22との間に配置される。上述の実施形態と同様、外輪22は、第1部分26と第2部分27とに分割されている。第2転動体232は、支持部21Sと第1部分26と第2部分27との間に配置される。
The
本実施形態において、第1転動体231の回転軸と平行な方向に関する第1転動体231の寸法(ローラの長さ)は、第2転動体232の回転軸と平行な方向に関する第2転動体232の寸法(ローラの長さ)よりも大きい。転動体がローラである場合、軸受剛性は、ローラの長さに依存する。
In this embodiment, the dimension (the length of the roller) of the
駆動装置24は、第1部分26及び第2部分27に力を加えて、第1転動体231の面圧及び第2転動体232の面圧のそれぞれを調整可能である。第1転動体231は、Z軸方向に作用する駆動装置24からの力を受ける。第2転動体232は、軸受装置13の回転中心を維持する。第1転動体231の面圧及び第2転動体232の面圧のそれぞれが調整されることにより、軸受剛性が調整される。
The driving
以上説明したように、本実施形態によれば、軸受装置13は、C軸と平行な方向の荷重を支持する第1転動体231と、C軸に対する放射方向に関して第1転動体231の外側に配置され、C軸と直交する方向の荷重を支持する第2転動体232とを有する。アキシャル荷重を支持する第1転動体231と、ラジアル荷重を支持する第2転動体232とが設けられることにより、経年的な精度低下が少なく、高い軸受剛性を維持することができる。すなわち、軸受装置13に滑り要素を設けず、転がり要素のみで軸受装置13を構成することにより、軸受剛性を高くしつつ、長寿命化を図ることができる。
As described above, according to the present embodiment, the bearing
図13は、第1転動体231の一例を示す図である。図13に示すように、第1転動体231は、テーパ状のローラ(円すいころ)でもよい。
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of the
図14は、第2転動体232の一例を示す図である。図14に示すように、第2転動体232は、その回転軸がC軸と平行なローラ(ころ)でもよい。
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of the
なお、上述の第1実施形態から第3実施形態においては、外輪22が第1部分26と第2部分27とに分割され、その外輪22に駆動装置24が力を加えることとした。内輪21が第1部分と第2部分とに分割され、その内輪21に駆動装置24が力を加えてもよい。
In the first to third embodiments described above, the
なお、上述の第1実施形態から第3実施形態においては、軸受装置13について主に説明した。軸受装置14も同様の構成である。軸受装置14の内輪21は、U軸の周囲に配置され、軸受装置14の外輪22は、軸受装置14の内輪21の周囲に配置される。軸受装置14の内輪21及び外輪22の少なくとも一方がU軸と平行な方向に関して第1部分26と第2部分27とに分割される。駆動装置24は、軸受装置14の第1部分26及び第2部分27にU軸と平行な方向に力を加えることができる。第2部材12の旋回時に、軸受装置14の転動体23に第1の力F1が加えられ、第2部材12の停止時又は加工時に、軸受装置14の転動体23に第1の力F1よりも大きい第2の力F2が加えられる。
In the first to third embodiments described above, the bearing
1 工作機械
7 アタッチメント
9 工具
10 制御装置
13 軸受装置
14 軸受装置
21 第1軌道輪(内輪)
22 第2軌道輪(外輪)
23 転動体
24 駆動装置
25 調整装置
26 第1部分
27 第2部分
32 スペーサ部材
231 第1転動体
232 第2転動体
DESCRIPTION OF
22 Second race (outer ring)
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記第1軌道輪に対して相対移動可能な第2軌道輪と、
前記第1軌道輪と前記第2軌道輪との間に配置される転動体と、
前記第1軌道輪及び前記第2軌道輪の少なくとも一方を介して前記転動体に力を加える駆動装置を含み、前記転動体に加える力を調整して軸受剛性を調整する調整装置と、を備える軸受装置。 A first track ring;
A second bearing ring movable relative to the first bearing ring;
A rolling element disposed between the first raceway and the second raceway;
A driving device that applies a force to the rolling element via at least one of the first raceway and the second raceway, and an adjustment device that adjusts the force applied to the rolling member to adjust bearing rigidity. Bearing device.
前記駆動装置は、前記第1軌道輪及び前記第2軌道輪と前記スペーサ部材との間に隙間が形成される状態及び隙間が形成されない状態の一方から他方に変化するように前記第1軌道輪及び前記第2軌道輪の少なくとも一方に力を加える請求項1又は請求項2に記載の軸受装置。 A spacer member disposed between the rolling element and the first and second race rings so as to come into contact with the surface of the rolling element;
The drive device is configured to change the first track ring from one of a state in which a gap is formed between the first track ring and the second track ring and the spacer member and a state in which no gap is formed to the other. The bearing device according to claim 1 or 2, wherein a force is applied to at least one of the second race.
前記第2軌道輪は、前記第1軌道輪の周囲に配置され、
前記第1軌道輪及び前記第2軌道輪の少なくとも一方は、前記第1軸と平行な方向に関して第1部分と第2部分とに分割され、
前記駆動装置は、前記第1部分及び前記第2部分に前記第1軸と平行な方向に力を加えることができ、
前記調整装置は、前記第1部分及び前記第2部分に加える力を調整して、前記軸受剛性を調整する請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の軸受装置。 The first track ring is disposed around a first axis;
The second race is disposed around the first race,
At least one of the first raceway and the second raceway is divided into a first portion and a second portion with respect to a direction parallel to the first axis;
The driving device can apply a force to the first part and the second part in a direction parallel to the first axis,
The said adjustment apparatus is a bearing apparatus as described in any one of Claims 1-3 which adjusts the force added to the said 1st part and the said 2nd part, and adjusts the said bearing rigidity.
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の軸受装置を備えるアタッチメント。 An attachment that is detachably attached to a ram of a machine tool,
An attachment provided with the bearing apparatus as described in any one of Claims 1-5.
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