JP2018021593A - Preload adjustment structure of bearing - Google Patents

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章一 森村
Shoichi Morimura
章一 森村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a preload adjustment structure of a bearing having proper bearing surface pressure and high bearing rigidity.SOLUTION: Ring-shaped members 11, 12 are fitted to an outer peripheral side of a rotational shaft 2 so as to rotate integrally with the rotational shaft 2. Consequently, between the ring-shaped members 11, 12 and the outer periphery of the rotational shaft 2, formed are pressurized spaces 17, 18 whose both axial sides are sealed. On the rotational shaft, provided are radial holes (centrifugal pressurization spaces) 13, 14 extending in a radial direction and opened to the pressurized spaces 17, 18, and into the pressurized spaces 17, 18 and the centrifugal pressurization spaces 13, 14, liquid is sealed.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、工作機械の主軸装置などの回転装置で使用される軸受の予圧調整構造に関する。   The present invention relates to a bearing preload adjusting structure used in a rotating device such as a spindle device of a machine tool.

図4に、工作機械の主軸装置の1例を示す。工作機械の主軸装置(1)は、主軸(2)と、主軸(2)を前側(図の左側)の軸受(4)および後側(図の右側)の軸受(5)を介して支持するハウジング(3)とを備えている。各軸受(4)(5)は、内輪(4a)(5a)、外輪(4b)(5b)および複数の玉(4c)(5c)を有するアンギュラ軸受とされており、内輪(4a)(5a)間に内輪間座(6)が配置され、外輪(4b)(5b)間に外輪間座(7)が配置されている。   FIG. 4 shows an example of a spindle device of a machine tool. The spindle device (1) of a machine tool supports the spindle (2) and the spindle (2) via a bearing (4) on the front side (left side in the figure) and a bearing (5) on the rear side (right side in the figure). And a housing (3). Each bearing (4) (5) is an angular bearing having an inner ring (4a) (5a), an outer ring (4b) (5b) and a plurality of balls (4c) (5c). ) Between the outer rings (4b) and (5b) and the outer ring spacer (7).

主軸(2)には、前側の軸受(4)の内輪(4a)の前側への移動を阻止する受け部(2a)が設けられており、主軸(2)に設けられたおねじ部にねじ合わされたナット(8)が後側の軸受(5)の内輪(5a)を前側に押圧することで、前側および後側の軸受(4)(5)の内輪(4a)(5a)が主軸(2)に固定されている。   The spindle (2) is provided with a receiving part (2a) that prevents the front bearing (4) from moving to the front side of the inner ring (4a), and the male thread part provided on the spindle (2) is threaded. The fitted nut (8) presses the inner ring (5a) of the rear bearing (5) forward, so that the inner rings (4a) (5a) of the front and rear bearings (4) (5) It is fixed to 2).

このような工作機械の主軸装置(1)など一部の回転装置では、直径が大きく剛性の高い軸受(4)(5)を高速に回転させる要求がある。このような装置(1)では、回転時に遠心力や発熱の影響により軸受(4)(5)の内輪(4a)(5a)が膨張するため転走面の面圧が大幅に上昇し、軸受(4)(5)の疲労破壊が問題となる。この対策として回転時の軸受面圧を適正に保つための様々な予圧調整構造がこれまでに開発されている。   In some rotating devices such as the spindle device (1) of such machine tools, there is a demand to rotate the bearings (4) and (5) having a large diameter and high rigidity at high speed. In such a device (1), the inner ring (4a) (5a) of the bearings (4) and (5) expands due to the influence of centrifugal force and heat generation during rotation, so that the surface pressure of the rolling contact surface increases significantly and the bearings (4) Fatigue fracture of (5) becomes a problem. As a countermeasure against this, various preload adjustment structures have been developed so far in order to keep the bearing surface pressure during rotation appropriate.

従来の予圧調整構造としては、例えば特許文献1のように、弾性体を用いることで、面圧の上昇量を緩和させるものがある。これは、一般的に定圧予圧方式と呼ばれるもので、高速主軸などで広く利用されている。   As a conventional preload adjusting structure, for example, as disclosed in Patent Document 1, there is a structure that reduces an increase in surface pressure by using an elastic body. This is generally called a constant pressure preload method, and is widely used for high-speed spindles and the like.

ほかには、例えば特許文献2のように、油圧などを用いた外力を作用させることで、軸受(4)(5)の外輪(4b)(5b)の位置などを制御して能動的に予圧を変化させ、面圧を適正化させる方法がある。   In addition, as in Patent Document 2, for example, by applying an external force using hydraulic pressure or the like, the positions of the outer rings (4b) and (5b) of the bearings (4) and (5) are controlled and actively preloaded. There is a method of changing the pressure and optimizing the surface pressure.

また、組み込み時の初期予圧をあらかじめ低くすることで、回転した際に面圧が適正になるようにする方法もある。   There is also a method of reducing the initial preload at the time of incorporation in advance so that the surface pressure becomes appropriate when rotated.

回転時の発熱の影響による面圧上昇を避けるためには、軸受(4)(5)の内輪(4a)(5a)側の温度上昇がなければよい。特許文献3のように、主軸(2)側を冷却することで、面圧上昇を緩和できるものも開発されている。   In order to avoid an increase in surface pressure due to the influence of heat generation during rotation, it is sufficient that there is no temperature increase on the inner ring (4a) (5a) side of the bearings (4) and (5). As disclosed in Patent Document 3, there has been developed one that can reduce the increase in surface pressure by cooling the main shaft (2) side.

回転時の遠心力による面圧上昇を避けるためには、回転体である軸受(4)(5)の内輪(4a)(5a)の質量が軽くなればよい。材質をセラミックスなどの軽量材料としているものも使われている。また、特許文献4のように、テーパ付きの間座を用い、遠心力による力を軸方向の力に変換して、予圧を調整するものもある。   In order to avoid an increase in surface pressure due to centrifugal force during rotation, the mass of the inner rings (4a) and (5a) of the bearings (4) and (5), which are rotating bodies, should be reduced. Some are made of lightweight materials such as ceramics. In addition, as in Patent Document 4, there is a type that adjusts a preload by using a tapered spacer and converting a force due to a centrifugal force into an axial force.

実開平3−62702号のマイクロフィルムJapanese Utility Model 3-62702 microfilm 特開平3−79205号公報JP-A-3-79205 特公平7−106534号公報Japanese Examined Patent Publication No. 7-106534 特開2002−235740号公報JP 2002-235740 A

上記従来の軸受の予圧調整構造は、以下の問題点を有している。   The conventional bearing preload adjusting structure has the following problems.

特許文献1のように弾性体を用いた定圧予圧方式は、軸受の面圧増加を緩和するものの、主軸装置外部からの荷重によっても変形しやすくなる。これは、工作機械主軸においては切削力に対する剛性が低いことを意味し、加工能力が低くなってしまう。   Although the constant pressure preload method using an elastic body as in Patent Document 1 mitigates an increase in bearing surface pressure, it is easily deformed by a load from outside the spindle device. This means that the machine tool spindle has low rigidity against the cutting force, and the machining capability is low.

特許文献2のように外力による予圧可変機構は、面圧を適正に保ちつつ剛性も高くすることができる。しかしながら、構造が複雑化し、コストが高くなったり構造自体の信頼性が低下したりする。また、温度変化による過渡的な面圧変化に正確に追従すること、および遠心力による面圧変化に正確に追従することは、制御の面で難しい。さらに、外力を制御しなければならないことから、回転中に停電などが起き、主軸が惰性で回転している間は、面圧を適正に保つことができなくなる欠点もある。   The preload variable mechanism using external force as in Patent Document 2 can increase the rigidity while maintaining a proper surface pressure. However, the structure becomes complicated, the cost increases, and the reliability of the structure itself decreases. In addition, it is difficult in terms of control to accurately follow a transient surface pressure change due to a temperature change and to accurately follow a surface pressure change due to a centrifugal force. Further, since the external force has to be controlled, there is a drawback that a power failure or the like occurs during the rotation, and the surface pressure cannot be maintained properly while the main shaft rotates by inertia.

初期予圧をあらかじめ下げておく方法は、高速回転時には適正な面圧を保てるものの、逆に低速回転時には面圧過小となり、主軸の剛性低下および軸受のすべりによる損傷が問題となってくる。このため、使用できる回転数が限定される。   Although the method of lowering the initial preload in advance can maintain an appropriate surface pressure during high-speed rotation, the surface pressure is excessively low during low-speed rotation, which causes problems such as a decrease in the rigidity of the main shaft and damage due to sliding of the bearing. For this reason, the rotation speed which can be used is limited.

特許文献3のように軸受の内輪を冷却する方法は、温度上昇を小さくし面圧上昇を緩和することができる。しかし、遠心力による面圧上昇には効果がない。遠心力を相殺できるように内輪側を余計に冷却することも考えられるが、温度変化は過渡的であるのに対し、遠心力変化は瞬間的であるため、追従させることが難しい。遠心力による面圧増加が大きい場合には、別の方法と組み合わせる必要がある。   The method of cooling the inner ring of the bearing as in Patent Document 3 can reduce the temperature rise and reduce the surface pressure rise. However, it has no effect on increasing the surface pressure due to centrifugal force. Although it is conceivable to cool the inner ring side excessively so that the centrifugal force can be offset, the temperature change is transient, whereas the centrifugal force change is instantaneous, so it is difficult to follow. When the surface pressure increase due to centrifugal force is large, it is necessary to combine with another method.

回転体を軽くして遠心力を緩和する方法としては、転動体をセラミックスなどとしたものが広く用いられており、一定の効果がある。しかしながら、最も高速で回転する内輪や主軸は製造上の問題などからセラミックス製とすることが難しく、できたとしても面圧増加をゼロとすることはできない。   As a method for reducing the centrifugal force by lightening the rotating body, a rolling element made of ceramics or the like is widely used and has a certain effect. However, the inner ring and the main shaft rotating at the highest speed are difficult to be made of ceramics due to manufacturing problems, and even if possible, the increase in surface pressure cannot be made zero.

特許文献4のように遠心力を軸方向の力に変化させる方法では、軸方向の力を発生させることはできるが、軸受のはめあいをずらすほどの力は発生できない。また、実際問題として、軸受はナットなどで軸方向に強力に締結してあることから、間座と軸受のテーパ部の摩擦力が大きく、ずらすことが容易でないため、予圧調整効果はあまり大きくできない。また、深溝玉軸受や円筒ころ軸受といった接触角0度の軸受には使うことができない。   In the method of changing the centrifugal force to the axial force as in Patent Document 4, an axial force can be generated, but a force enough to shift the fit of the bearing cannot be generated. Also, as a practical matter, since the bearing is strongly tightened in the axial direction with a nut or the like, the friction force between the spacer and the taper portion of the bearing is large, and it is not easy to shift, so the effect of adjusting the preload cannot be so great. . Further, it cannot be used for bearings with a contact angle of 0 degrees, such as deep groove ball bearings and cylindrical roller bearings.

この発明の目的は、上記問題を解決し、適正な軸受面圧と高い軸受剛性を両立させた軸受の予圧調整構造を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a bearing preload adjusting structure that solves the above-described problems and achieves both an appropriate bearing surface pressure and high bearing rigidity.

この発明による軸受の予圧調整構造は、複数の軸受によって回転可能に支持された回転軸を有する回転装置に設けられる軸受の予圧調整構造であって、前記回転軸外周との間に軸方向の両側がシールされた被加圧空間を形成するためのリング状の被加圧空間形成部材が前記回転軸に一体で回転するように嵌められるとともに、径方向にのびて前記被加圧空間に開口する遠心加圧空間が前記回転軸に設けられており、前記被加圧空間および前記遠心加圧空間に液体が封入されていることを特徴とするものである。   A bearing preload adjusting structure according to the present invention is a bearing preload adjusting structure provided in a rotating device having a rotating shaft rotatably supported by a plurality of bearings, and is provided on both sides in the axial direction between the outer periphery of the rotating shaft. A ring-shaped pressurized space forming member for forming a pressurized space in which the pressure is sealed is fitted so as to rotate integrally with the rotary shaft, and extends in the radial direction to open into the pressurized space. A centrifugal pressurizing space is provided in the rotating shaft, and a liquid is sealed in the pressurized space and the centrifugal pressurizing space.

被加圧空間は、環状の空間とされ、遠心加圧空間は、周方向に等間隔で形成されて径方向にのびる複数本の孔または周方向にのびる環状の溝とされる。遠心加圧空間は、複数本の孔とされることがより好ましい。   The pressurized space is an annular space, and the centrifugal pressurized space is a plurality of holes formed at equal intervals in the circumferential direction and extending in the radial direction or an annular groove extending in the circumferential direction. The centrifugal pressurizing space is more preferably a plurality of holes.

この発明の軸受の予圧調整構造によれば、回転軸が回転する際、被加圧空間および遠心加圧空間に封入された液体に遠心力が作用し、内径側の液体に生じる遠心力すべてが外径側の液体を加圧するため、外径側の液体には大きな圧力が生じる。大きな圧力発生箇所となる被加圧空間においては、液体は全方向に圧力を及ぼし、回転軸を外径側から内径側に加圧することで、回転軸や軸受の直径を縮めることができる。これにより、回転時の転走面の遠心膨張効果を相殺させ、面圧上昇を緩和する。   According to the bearing preload adjusting structure of the present invention, when the rotating shaft rotates, the centrifugal force acts on the liquid sealed in the pressurized space and the centrifugal pressure space, and all the centrifugal force generated in the liquid on the inner diameter side is reduced. Since the liquid on the outer diameter side is pressurized, a large pressure is generated in the liquid on the outer diameter side. In the pressurized space that becomes a large pressure generation location, the liquid exerts pressure in all directions, and the diameter of the rotating shaft and the bearing can be reduced by pressurizing the rotating shaft from the outer diameter side to the inner diameter side. Thereby, the centrifugal expansion effect of the rolling surface at the time of rotation is offset and the increase in surface pressure is mitigated.

被加圧空間形成部材とその内径側に位置する部材(回転軸または回転軸と別体のリング状部材)は、例えばOリングのようなシール部材だけで接続される。このようにすることで、遠心力で加圧された際、被加圧空間形成部材は外径側に膨らむが、この影響は回転軸や軸受内輪に影響を及ぼさない。   The pressurized space forming member and the member positioned on the inner diameter side thereof (the rotating shaft or a ring-shaped member separate from the rotating shaft) are connected only by a seal member such as an O-ring. By doing so, the pressurized space forming member swells to the outer diameter side when pressurized by centrifugal force, but this influence does not affect the rotating shaft or the bearing inner ring.

こうして、外力による制御に頼ることなく遠心力による面圧増加を低減することができ、適正な軸受面圧と高い軸受剛性を両立させることができる。   Thus, an increase in surface pressure due to centrifugal force can be reduced without relying on control by external force, and both appropriate bearing surface pressure and high bearing rigidity can be achieved.

被加圧空間形成部材と対向する回転軸側の部分は、回転軸とは別体のリング状部材とされていることがある。   The portion on the rotating shaft side facing the pressurized space forming member may be a ring-shaped member separate from the rotating shaft.

回転軸は、肉厚大で変形が小さいものとなっており、回転軸とは別体の薄肉のリング状部材によって被加圧空間の液体の圧力を受けるようにすることで、回転軸側の直径を容易に縮めることができる。   The rotating shaft is thick and has little deformation. By receiving the pressure of the liquid in the pressurized space by a thin ring member separate from the rotating shaft, the rotating shaft side The diameter can be easily reduced.

前記回転軸とは別体の前記リング状部材は、軸受の回転輪と一体とされていることがある。   The ring-shaped member that is separate from the rotating shaft may be integrated with a rotating wheel of the bearing.

このようにすると、軸受の回転輪(内輪)は、被加圧空間の液体の圧力を直接受けることになり、転走面が回転時の遠心力で膨張することを相殺するための被加圧空間の液体の圧力をより適正に軸受の回転輪に作用させることができる。   If it does in this way, the rotating wheel (inner ring) of a bearing will receive the pressure of the liquid of a to-be-pressurized space directly, and it will be pressurized to offset that a rolling surface expands with the centrifugal force at the time of rotation. The pressure of the liquid in the space can be more appropriately applied to the rotating wheel of the bearing.

液体に作用する遠心力が大きいほど、回転時の遠心膨張効果を相殺させ、面圧上昇を緩和する力を大きくできることから、液体が高比重液体とされていることが好ましい。高比重液体としては、例えば、水銀が例示される。   As the centrifugal force acting on the liquid increases, the centrifugal expansion effect at the time of rotation can be offset and the force for reducing the increase in surface pressure can be increased. Therefore, the liquid is preferably a high specific gravity liquid. Examples of the high specific gravity liquid include mercury.

回転軸または軸受の回転輪が冷却流体により冷却されていることが好ましい。   The rotating shaft or the rotating wheel of the bearing is preferably cooled by a cooling fluid.

軸受の予圧は、組込時予圧+遠心力上昇分+温度上昇分であり、遠心力上昇分の調整に加えて、温度上昇分について、冷却によって調整されるので、予圧変化をより一層抑えることができる。すなわち、発熱の影響が大きい場合に、回転軸の冷却構造と組み合わせることで、より適正な予圧調整を行うことができる。   Bearing preload is built-in preload + centrifugal force increase + temperature increase. In addition to adjusting the centrifugal force increase, the temperature increase is adjusted by cooling, so the change in preload is further suppressed. Can do. That is, when the influence of heat generation is large, more appropriate preload adjustment can be performed by combining with the cooling structure of the rotating shaft.

この発明の軸受の予圧調整構造によれば、回転軸側の遠心膨張に対して、遠心力により加圧された流体を利用して径方向収縮効果を生じさせ、相殺することができる。遠心力を利用しているため、加圧流体に遅れはなく、遠心力の瞬間的な変化に対応できる。また、制御を必要としないため、常に安定して予圧調整が行われ、たとえ停電などが起こって惰性で回転していても面圧を適正化できる。この方法は、軸受を定位置予圧で扱うことができるため、常に軸受剛性を高く保つことができ、工作機械に適用した場合には、その切削性能を高くすることができる。また、構造が単純であるため、コストを低く抑えることができ、構造の信頼性も高くすることができる。   According to the bearing preload adjusting structure of the present invention, the radial expansion contraction effect can be generated and canceled out with respect to the centrifugal expansion on the rotating shaft side using the fluid pressurized by the centrifugal force. Since centrifugal force is used, there is no delay in the pressurized fluid, and it can cope with instantaneous changes in centrifugal force. Further, since control is not required, the preload adjustment is always performed stably, and the surface pressure can be optimized even if a power failure occurs and the inertia rotates. Since this method can handle the bearing with a fixed position preload, the bearing rigidity can always be kept high, and when applied to a machine tool, its cutting performance can be increased. Further, since the structure is simple, the cost can be kept low and the reliability of the structure can be increased.

図1は、この発明の第1実施形態を示す軸受の予圧調整構造の主要部の中心線の片側の縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of one side of a center line of a main part of a bearing preload adjusting structure showing a first embodiment of the present invention. 図2は、この発明の第2実施形態を示す軸受の予圧調整構造の主要部の中心線の片側の縦断面図である。FIG. 2 is a longitudinal sectional view of one side of the center line of the main part of the bearing preload adjusting structure showing the second embodiment of the present invention. 図3は、この発明の第3実施形態を示す軸受の予圧調整構造の主要部の中心線の片側の縦断面図である。FIG. 3 is a longitudinal sectional view of one side of the center line of the main part of the bearing preload adjusting structure showing the third embodiment of the present invention. 図4は、この発明の軸受の予圧調整構造が適用される従来の回転装置の主要部の中心線の片側の縦断面図である。FIG. 4 is a longitudinal sectional view on one side of the center line of the main part of a conventional rotating device to which the bearing preload adjusting structure of the present invention is applied.

以下、図を参照して、この発明の軸受の予圧調整構造の実施形態について説明する。以下の説明において、各図の左を前、同右を後というものとする。   Hereinafter, an embodiment of a bearing preload adjusting structure according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the left of each figure is the front and the right is the rear.

図1は、この発明の軸受の予圧調整構造を工作機械の主軸装置に適用した第1実施形態を示している。   FIG. 1 shows a first embodiment in which the bearing preload adjusting structure of the present invention is applied to a spindle device of a machine tool.

図1において、工作機械の主軸装置(回転装置)(1)は、主軸(回転軸)(2)と、主軸(2)を前側の軸受(4)および後側の軸受(5)を介して支持するハウジング(3)とを備えており、後側の軸受(5)に対して、軸受の予圧調整構造(10)が設けられている。   In FIG. 1, a spindle device (rotating device) (1) of a machine tool includes a spindle (rotating shaft) (2) and a spindle (2) through a front bearing (4) and a rear bearing (5). A supporting housing (3) is provided, and a bearing preload adjusting structure (10) is provided for the rear bearing (5).

各軸受(4)(5)は、内輪(4a)(5a)、外輪(4b)(5b)および複数の玉(4c)(5c)を有するアンギュラ軸受とされており、内輪(4a)(5a)間に内輪間座(6)が配置され、外輪(4b)(5b)間に外輪間座(7)が配置されている。   Each bearing (4) (5) is an angular bearing having an inner ring (4a) (5a), an outer ring (4b) (5b) and a plurality of balls (4c) (5c). ) Between the outer rings (4b) and (5b) and the outer ring spacer (7).

主軸(2)には、前側の軸受(4)の内輪(4a)の前側への移動を阻止する受け部(2a)が設けられており、主軸(2)に設けられたおねじ部にねじ合わされたナット(8)が後側の軸受(5)の内輪(5a)を前側に押圧することで、前側および後側の軸受(4)(5)の内輪(4a)(5a)が主軸(2)に固定されている。   The spindle (2) is provided with a receiving part (2a) that prevents the front bearing (4) from moving to the front side of the inner ring (4a), and the male thread part provided on the spindle (2) is threaded. The fitted nut (8) presses the inner ring (5a) of the rear bearing (5) forward, so that the inner rings (4a) (5a) of the front and rear bearings (4) (5) It is fixed to 2).

内輪間座(6)の内周に、内径側および後側に開口する凹所(6a)が設けられている。ナット(8)の内周に、内径側および後側に開口する凹所(8a)が設けられている。   On the inner periphery of the inner ring spacer (6), there are provided recesses (6a) that open to the inner diameter side and the rear side. In the inner periphery of the nut (8), there are provided recesses (8a) that open to the inner diameter side and the rear side.

軸受の予圧調整構造(10)は、内輪間座(6)の凹所(6a)に嵌められた前側のリング状部材(被加圧空間形成部材)(11)と、ナット(8)の凹所(8a)に嵌められた後側のリング状部材(被加圧空間形成部材)(12)と、主軸(2)に周方向に等間隔で複数本設けられた前側および後側の径方向孔(前側および後側の遠心加圧空間)(13)(14)とを備えている。   The bearing preload adjustment structure (10) includes a front ring-shaped member (pressurized space forming member) (11) fitted in the recess (6a) of the inner ring spacer (6) and a recess of the nut (8). The rear ring-shaped member (pressurized space forming member) (12) fitted in the place (8a) and the front and rear radial directions in which a plurality of circumferentially arranged spindles (2) are provided at equal intervals. Holes (front and rear centrifugal pressure spaces) (13) and (14).

前側のリング状部材(11)の前後端部には、それぞれ主軸(2)の外周面との間をシールするOリング(シール手段)(15)が設けられている。後側のリング状部材(12)の前後端部にも、それぞれ主軸(2)の外周面との間をシールするOリング(シール手段)(16)が設けられている。   O-rings (seal means) (15) are provided at the front and rear ends of the front ring-shaped member (11) to seal between the outer peripheral surface of the main shaft (2). O-rings (seal means) (16) are also provided at the front and rear ends of the rear ring-shaped member (12) to seal between the outer peripheral surface of the main shaft (2).

前側および後側のリング状部材(11)(12)は、Oリング(15)(16)を介して主軸(2)と接続されていることで、主軸(2)と一体で回転する。   The front and rear ring-shaped members (11) and (12) are connected to the main shaft (2) via O-rings (15) and (16), and thus rotate integrally with the main shaft (2).

後側の軸受(5)の内輪(5a)は、内輪間座(6)とナット(8)とによって挟持されて、主軸(2)と一体で回転する。したがって、内輪間座(6)またはナット(8)に径方向外向きの力が作用した際、後側の軸受(5)の内輪(5a)は、これらから外向きの力を受ける。一方、前側および後側のリング状部材(11)(12)は、後側の軸受(5)の内輪(5a)には当接しておらず、したがって、前側または後側のリング状部材(11)(12)に径方向外向きの力が作用しても、後側の軸受(5)の内輪(5a)は、これらから外向きの力を受けることはない。   The inner ring (5a) of the rear bearing (5) is sandwiched between the inner ring spacer (6) and the nut (8), and rotates integrally with the main shaft (2). Therefore, when a radially outward force is applied to the inner ring spacer (6) or the nut (8), the inner ring (5a) of the rear bearing (5) receives an outward force therefrom. On the other hand, the front and rear ring-shaped members (11) and (12) are not in contact with the inner ring (5a) of the rear bearing (5), and therefore the front or rear ring-shaped members (11 ) Even if a radially outward force acts on (12), the inner ring (5a) of the rear bearing (5) does not receive an outward force therefrom.

前側のリング状部材(11)の内周面は、前後のOリング(15)の間に位置する部分が削られており、これにより、主軸(2)外周と前側のリング状部材(11)との間に軸方向の両側がシールされた前側の被加圧空間(17)が形成されている。   The inner peripheral surface of the front ring-shaped member (11) is cut away between the front and rear O-rings (15), so that the outer periphery of the main shaft (2) and the front ring-shaped member (11) A pressure-receiving space (17) on the front side in which both sides in the axial direction are sealed is formed.

後側のリング状部材(12)の内周面は、前後のOリング(16)の間に位置する部分が削られており、これにより、主軸(2)外周と後側のリング状部材(12)との間に軸方向の両側がシールされた後側の被加圧空間(18)が形成されている。   The inner peripheral surface of the rear ring-shaped member (12) is cut away between the front and rear O-rings (16), so that the outer periphery of the main shaft (2) and the rear ring-shaped member ( 12), a pressurized space (18) on the rear side in which both sides in the axial direction are sealed is formed.

主軸(2)に設けられた前側の径方向孔(13)は、一端が主軸(2)の外周面に開口して前側の被加圧空間(17)前端部に臨まされて、他端が主軸(2)の中心近くまで径方向にのびており、径を増大させながら前側の被加圧空間(17)に通じる前側の遠心加圧空間を形成している。主軸(2)に設けられた後側の径方向孔(14)は、同様に、一端が主軸(2)の外周面に開口して後側の被加圧空間(18)の後端部に臨まされて、他端が主軸(2)の中心近くまで径方向にのびており、径を増大させながら後側の被加圧空間(18)に通じる後側の遠心加圧空間を形成している。   The front radial hole (13) provided in the main shaft (2) has one end opened on the outer peripheral surface of the main shaft (2) and faced to the front end of the front pressurized space (17), and the other end It extends in the radial direction to the vicinity of the center of the main shaft (2), and forms a front centrifugal pressurizing space that leads to the front pressurized space (17) while increasing the diameter. Similarly, the rear radial hole (14) provided in the main shaft (2) has one end opened to the outer peripheral surface of the main shaft (2) and formed in the rear end portion of the rear pressurized space (18). The other end extends in the radial direction to the vicinity of the center of the main shaft (2), forming a rear centrifugal pressurizing space that leads to the rear pressurized space (18) while increasing the diameter. .

前側および後側の被加圧空間(17)(18)と前側および後側の径方向孔(前側および後側の遠心加圧空間)(13)(14)には、高比重液体としての水銀が封入されている。   In the front and rear pressurized spaces (17) (18) and front and rear radial holes (front and rear centrifugal pressure spaces) (13) (14), mercury as a high specific gravity liquid Is enclosed.

上記軸受の予圧調整構造(10)によると、主軸(2)が高速回転すると、軸受(5)の内輪(5a)は遠心力により直径が膨張する。一方、遠心加圧空間(13)(14)内部に封入した液体にも大きな遠心力が作用し、外径側ほど大きな圧力が発生する。リング状部材(11)(12)と主軸(2)との間に設けられた被加圧空間(17)(18)は遠心加圧空間(13)(14)の外径側に接続されているため、被加圧空間(17)(18)の内部には高い圧力が発生する。この高い圧力により、リング状部材(11)(12)は外径側に、主軸(2)は内径側に変形する。これにより、内輪(5a)の転走面を内径側に変形させることができ、遠心力による膨張と液体の圧力による縮小が相殺され、回転による面圧上昇をなくすことができる。   According to the bearing preload adjusting structure (10), when the main shaft (2) rotates at a high speed, the diameter of the inner ring (5a) of the bearing (5) is expanded by centrifugal force. On the other hand, a large centrifugal force acts on the liquid sealed in the centrifugal pressurizing spaces (13) and (14), and a larger pressure is generated on the outer diameter side. The pressurized space (17) (18) provided between the ring-shaped members (11) (12) and the main shaft (2) is connected to the outer diameter side of the centrifugal pressurized space (13) (14). Therefore, high pressure is generated inside the pressurized spaces (17) and (18). Due to this high pressure, the ring-shaped members (11) and (12) are deformed to the outer diameter side, and the main shaft (2) is deformed to the inner diameter side. As a result, the rolling surface of the inner ring (5a) can be deformed to the inner diameter side, the expansion due to the centrifugal force and the reduction due to the liquid pressure are offset, and the increase in the surface pressure due to the rotation can be eliminated.

上記実施形態において、シール手段として、Oリングなどの弾性体を用いていることで、リング状部材(11)(12)と主軸(2)は径方向に自由に離れることが可能である。また、内部に封入する液体に水銀など比重の大きい液体を用いることで、大きい遠心力が発生するため、より効果的に内輪(5a)の転走面を内径側に変形させることができる。   In the above embodiment, by using an elastic body such as an O-ring as the sealing means, the ring-shaped members (11), (12) and the main shaft (2) can be freely separated in the radial direction. Moreover, since a large centrifugal force is generated by using a liquid having a high specific gravity such as mercury as the liquid sealed inside, the rolling surface of the inner ring (5a) can be more effectively deformed toward the inner diameter side.

なお、上記実施形態では、リング状部材(11)(12)は、内輪間座(6)やナット(8)などの内径側に配置されているが、これらを内輪間座(6)やナット(8)の外径側に配置し、内輪間座(6)やナット(8)を通じて主軸(2)の直径を縮める構造としてもよい。   In the above embodiment, the ring-shaped members (11) and (12) are arranged on the inner diameter side of the inner ring spacer (6), nut (8), etc., but these are arranged on the inner ring spacer (6) and nut. It may be arranged on the outer diameter side of (8), and the diameter of the main shaft (2) may be reduced through the inner ring spacer (6) and the nut (8).

図2は、この発明の軸受の予圧調整構造を工作機械の主軸装置に適用した第2実施形態を示している。   FIG. 2 shows a second embodiment in which the bearing preload adjusting structure of the present invention is applied to a spindle device of a machine tool.

第2実施形態の軸受の予圧調整構造(20)は、内輪間座(6)の凹所(6a)に嵌められた前側のリング状部材(被加圧空間形成部材)(11)と、ナット(8)の凹所(8a)に嵌められた後側のリング状部材(被加圧空間形成部材)(12)と、前側のリング状部材(11)の前端部近傍から後側のリング状部材(12)後端部近傍までの部分に対して径方向内側から対向するように設けられた主軸側リング状部材(21)と、主軸(2)に周方向に等間隔で複数本設けられた前側および後側の径方向孔(22)(23)と、主軸(2)の前側および後側の径方向孔(22)(23)に連なるように設けられて主軸側リング状部材(21)を貫通する前側および後側の貫通孔(24)(25)と備えている。   The bearing preload adjusting structure (20) of the second embodiment includes a front ring-shaped member (pressurized space forming member) (11) fitted in the recess (6a) of the inner ring spacer (6), and a nut. The rear ring-shaped member (pressurized space forming member) (12) fitted in the recess (8a) of (8), and the rear ring shape from the vicinity of the front end of the front ring-shaped member (11) The main shaft side ring-shaped member (21) provided so as to face the part (12) up to the vicinity of the rear end portion from the inside in the radial direction, and a plurality of the main shaft (2) are provided at equal intervals in the circumferential direction. The front-side and rear-side radial holes (22), (23) and the front-side and rear-side radial holes (22), (23) of the spindle (2) are connected to the spindle-side ring-shaped member (21 ) And front and rear through holes (24) and (25).

主軸(2)の外周には、環状の凹所(2b)が形成されており、主軸側リング状部材(21)は、この凹所(2b)に嵌め入れられている。すなわち、第1実施形態における主軸(2)が、凹所(2b)が形成された主軸(2)とこれとは別体の主軸側リング状部材(21)とによって形成されている。   An annular recess (2b) is formed on the outer periphery of the main shaft (2), and the main shaft side ring-shaped member (21) is fitted into the recess (2b). That is, the main shaft (2) in the first embodiment is formed by the main shaft (2) in which the recess (2b) is formed and the main shaft side ring-shaped member (21) separate from this.

前側のリング状部材(11)の前後端部には、それぞれ主軸側リング状部材(21)の外周面との間をシールするOリング(シール手段)(15)が設けられている。後側のリング状部材(12)の前後端部には、それぞれ主軸側リング状部材(21)の外周面との間をシールするOリング(シール手段)(16)が設けられている。   At the front and rear ends of the front ring-shaped member (11), O-rings (seal means) (15) are provided for sealing between the outer peripheral surface of the main shaft-side ring-shaped member (21). At the front and rear ends of the rear ring member (12), O-rings (seal means) (16) are provided for sealing between the outer peripheral surface of the main shaft ring member (21).

前側および後側のリング状部材(11)(12)は、Oリング(15)(16)を介して主軸側リング状部材(21)と接続されていることで、主軸側リング状部材(21)と一体で回転する。   The ring members (11) and (12) on the front and rear sides are connected to the main ring member (21) via the O-rings (15) and (16), so that the main ring member (21 ) And rotate together.

主軸(2)には、前側の径方向孔(22)および貫通孔(24)の突き合わせ部の周縁と主軸(2)の外周面との間をシールする前側のOリング(26)と、後側の径方向孔(23)および貫通孔(25)の突き合わせ部の周縁と主軸(2)の外周面との間をシールする後側のOリング(27)とが設けられている。   The main shaft (2) includes a front O-ring (26) for sealing between the peripheral edge of the butted portion of the front radial hole (22) and the through hole (24) and the outer peripheral surface of the main shaft (2), and the rear A rear O-ring (27) that seals between the peripheral edge of the butted portion of the side radial hole (23) and the through hole (25) and the outer peripheral surface of the main shaft (2) is provided.

主軸側リング状部材(21)は、Oリング(26)(27)を介して主軸(2)と接続されていることで、主軸(2)と一体で回転する。   The main shaft side ring-shaped member (21) is connected to the main shaft (2) via the O-rings (26) and (27), and thus rotates integrally with the main shaft (2).

前側のリング状部材(11)の内周面は、前後のOリング(15)の間に位置する部分が削られており、これにより、主軸側リング状部材(21)外周と前側のリング状部材(11)との間に軸方向の両側がシールされた前側の被加圧空間(28)が形成されている。   The inner peripheral surface of the front ring-shaped member (11) is cut off at the portion located between the front and rear O-rings (15), so that the outer periphery of the spindle-side ring-shaped member (21) and the front ring-shaped member A pressure-receiving space (28) on the front side in which both sides in the axial direction are sealed is formed between the member (11).

後側のリング状部材(12)の内周面は、前後のOリング(16)の間に位置する部分が削られており、これにより、主軸側リング状部材(21)外周と後側のリング状部材(12)との間に軸方向の両側がシールされた後側の被加圧空間(29)が形成されている。   The inner peripheral surface of the rear ring-shaped member (12) is cut away between the front and rear O-rings (16). A pressurized space (29) on the rear side is formed between the ring-shaped member (12) and both sides in the axial direction are sealed.

主軸側リング状部材(21)の前側の貫通孔(24)は、その径方向外側の開口が前側の被加圧空間(28)の前端部に臨まされており、主軸(2)の前側の径方向孔(22)は、主軸側リング状部材(21)の前側の貫通孔(24)に連なるように、一端が主軸(2)の凹所(2b)底面に開口して、他端が主軸(2)の中心近くまで径方向にのびている。これらの径方向孔(22)および貫通孔(24)によって、径を増大させながら前側の被加圧空間(28)に通じる前側の遠心加圧空間(30)が形成されている。   The through-hole (24) on the front side of the main ring member (21) has a radially outer opening facing the front end of the pressurized space (28) on the front side. The radial hole (22) has one end opened to the bottom surface of the recess (2b) of the main shaft (2) and the other end connected to the front through hole (24) of the main ring side ring-shaped member (21). It extends in the radial direction to near the center of the main shaft (2). These radial holes (22) and through holes (24) form a front centrifugal pressurizing space (30) that leads to the front pressurized space (28) while increasing the diameter.

主軸側リング状部材(21)の後側の貫通孔(25)は、その径方向外側の開口が後側の被加圧空間(29)の前端部に臨まされており、主軸(2)の後側の径方向孔(23)は、主軸側リング状部材(21)の後側の貫通孔(25)に連なるように、一端が主軸(2)の外周面に開口して、他端が主軸(2)の中心近くまで径方向にのびている。これらの径方向孔(23)および貫通孔(25)によって、径を増大させながら後側の被加圧空間(29)に通じる後側の遠心加圧空間(31)が形成されている。   The through-hole (25) on the rear side of the main shaft side ring-shaped member (21) has an opening on the outer side in the radial direction facing the front end of the pressurized space (29) on the rear side. The rear radial hole (23) has one end opened to the outer peripheral surface of the main shaft (2) and the other end connected to the rear through hole (25) on the main shaft side ring-shaped member (21). It extends in the radial direction to near the center of the main shaft (2). These radial holes (23) and through-holes (25) form a rear centrifugal pressurizing space (31) that communicates with the rear pressurized space (29) while increasing the diameter.

前側および後側の被加圧空間(28)(29)と前側および後側の遠心加圧空間(30)(31)には、高比重液体としての水銀が封入されている。   Mercury as a high specific gravity liquid is enclosed in the front and rear pressurized spaces (28) and (29) and the front and rear centrifugal pressurized spaces (30) and (31).

上記第2実施形態の軸受の予圧調整構造(20)によると、主軸(2)が高速回転すると、軸受(5)の内輪(5a)は遠心力により直径が膨張する。一方、遠心加圧空間(30)(31)内部に封入した液体にも大きな遠心力が作用し、外径側ほど大きな圧力が発生する。リング状部材(11)(12)と主軸側リング状部材(21)との間に設けられた被加圧空間(28)(29)は遠心加圧空間(30)(31)の外径側に接続されているため、被加圧空間(28)(29)の内部には高い圧力が発生する。この高い圧力により、リング状部材(11)(12)は外径側に、主軸側リング状部材(21)は内径側に変形する。これにより、内輪(5a)の転走面を内径側に変形させることができ、遠心力による膨張と液体の圧力による縮小が相殺され、回転による面圧上昇をなくすことができる。   According to the bearing preload adjusting structure (20) of the second embodiment, when the main shaft (2) rotates at a high speed, the inner ring (5a) of the bearing (5) expands in diameter due to centrifugal force. On the other hand, a large centrifugal force acts on the liquid sealed in the centrifugal pressurizing spaces (30) and (31), and a larger pressure is generated on the outer diameter side. The pressurized space (28) (29) provided between the ring-shaped members (11), (12) and the main shaft-side ring-shaped member (21) is the outer diameter side of the centrifugal pressurized space (30), (31). Therefore, high pressure is generated inside the pressurized spaces (28) and (29). Due to this high pressure, the ring-shaped members (11) and (12) are deformed to the outer diameter side, and the main shaft side ring-shaped member (21) is deformed to the inner diameter side. As a result, the rolling surface of the inner ring (5a) can be deformed to the inner diameter side, the expansion due to the centrifugal force and the reduction due to the liquid pressure are offset, and the increase in the surface pressure due to the rotation can be eliminated.

この第2実施形態のものによると、主軸(2)に比べて変形しやすい薄肉リング状部材である主軸側リング状部材(21)を被加圧空間(28)(29)の内径側に設けることで、径方向縮小量を大きくすることができ、内輪(5a)の転走面を内径側に変形させることが容易となって、回転による面圧上昇をより一層なくすことができる。   According to the second embodiment, the main shaft side ring-shaped member (21), which is a thin ring-shaped member that is more easily deformed than the main shaft (2), is provided on the inner diameter side of the pressurized space (28) (29). As a result, the amount of reduction in the radial direction can be increased, the rolling surface of the inner ring (5a) can be easily deformed to the inner diameter side, and the surface pressure increase due to rotation can be further eliminated.

図3は、この発明の軸受の予圧調整構造を工作機械の主軸装置に適用した第3実施形態を示している。   FIG. 3 shows a third embodiment in which the bearing preload adjusting structure of the present invention is applied to a spindle device of a machine tool.

第3実施形態の軸受の予圧調整構造(40)は、前側のリング状部材(被加圧空間形成部材)(41)と、後側のリング状部材(被加圧空間形成部材)(42)と、前側延伸部(52)および後側延伸部(53)を有する内輪部材(43)と、主軸(2)に周方向に等間隔で複数本設けられた前側および後側の径方向孔(44)(45)と、主軸(2)の前側および後側の径方向孔(44)(45)に連なるように設けられて内輪部材(43)の前側延伸部(52)および後側延伸部(53)を径方向に貫通する前側および後側の貫通孔(46)(47)と備えている。   The bearing preload adjusting structure (40) of the third embodiment includes a front ring-shaped member (pressurized space forming member) (41) and a rear ring-shaped member (pressurized space forming member) (42). An inner ring member (43) having a front extension part (52) and a rear extension part (53), and a plurality of front and rear radial holes provided at equal intervals in the circumferential direction on the main shaft (2) ( 44) (45) and the front extension part (52) and the rear extension part of the inner ring member (43) provided to be connected to the front and rear radial holes (44) (45) of the main shaft (2). (53) are provided with front and rear through holes (46), (47) penetrating in the radial direction.

内輪間座(48)およびナット(49)は、いずれも、第1および第2実施形態のものに比べて、長さが短くなされている。   Both the inner ring spacer (48) and the nut (49) are shorter than those of the first and second embodiments.

内輪部材(43)は、玉(5c)の転送面が形成された本体部(51)と、本体部(51)の前側に一体に設けられた前側延伸部(52)と、本体部(51)の後側に一体に設けられた後側延伸部(53)とからなる。   The inner ring member (43) includes a main body part (51) on which a transfer surface of the ball (5c) is formed, a front extension part (52) integrally provided on the front side of the main body part (51), and a main body part (51 ) And a rear extending portion (53) provided integrally on the rear side.

後側の軸受(5)は、内輪部材(43)の本体部(51)によって形成された内輪、外輪(5b)および複数の玉(5c)を有するアンギュラ軸受とされている。   The rear bearing (5) is an angular bearing having an inner ring, an outer ring (5b) and a plurality of balls (5c) formed by the main body (51) of the inner ring member (43).

本体部(51)、前側延伸部(52)および後側延伸部(53)の内周面は面一とされており、その内径は、主軸(2)の内径にほぼ等しくなされている。内輪部材(43)は、内輪間座(48)の後端面とナット(49)の前端面とによって挟持されている。   The inner peripheral surfaces of the main body part (51), the front extension part (52) and the rear extension part (53) are flush with each other, and the inner diameter thereof is substantially equal to the inner diameter of the main shaft (2). The inner ring member (43) is sandwiched between the rear end face of the inner ring spacer (48) and the front end face of the nut (49).

前側のリング状部材(41)は、その前端部が内輪間座(48)の外周部に設けられた凹所で受けられ、その後端部が内輪部材(43)の前側延伸部(52)の後端部で受けられている。後側のリング状部材(42)は、その後端部がナット(49)の外周部に設けられた凹所で受けられ、その前端部が内輪部材(43)の後側延伸部(53)の前端部で受けられている。   The front ring-shaped member (41) has a front end received in a recess provided in the outer peripheral portion of the inner ring spacer (48), and a rear end of the front ring-shaped member (43). Received at the rear end. The rear ring-shaped member (42) has a rear end portion received in a recess provided in an outer peripheral portion of the nut (49), and a front end portion of the rear ring-shaped member (43) of the inner ring member (43). Received at the front end.

前側のリング状部材(41)の前後端部には、それぞれ内輪部材(43)の前側延伸部(52)の外周面との間をシールするOリング(シール手段)(54)が設けられている。後側のリング状部材(42)の前後端部にも、それぞれ内輪部材(43)の後側延伸部(53)の外周面との間をシールするOリング(シール手段)(55)が設けられている。   O-rings (seal means) (54) are provided at the front and rear end portions of the front ring-shaped member (41) to seal between the outer peripheral surface of the front extension portion (52) of the inner ring member (43). Yes. O-rings (seal means) (55) are also provided at the front and rear end portions of the rear ring-shaped member (42) to seal between the outer ring surface of the rear extended portion (53) of the inner ring member (43). It has been.

前側および後側のリング状部材(41)(42)は、Oリング(54)(55)を介して内輪部材(43)と接続されていることで、内輪部材(43)と一体で回転する。   The front and rear ring-shaped members (41) and (42) are connected to the inner ring member (43) via O-rings (54) and (55), and thus rotate integrally with the inner ring member (43). .

前側のリング状部材(41)の内周面は、前後のOリング(54)の間に位置する部分が削られており、これにより、内輪部材(43)の前側延伸部(52)外周と前側のリング状部材(41)との間に軸方向の両側がシールされた前側の被加圧空間(56)が形成されている。   The inner peripheral surface of the front ring-shaped member (41) has a portion that is located between the front and rear O-rings (54), and thereby, the outer periphery of the front extended portion (52) of the inner ring member (43) Between the front ring-shaped member (41), a pressurized space (56) on the front side in which both sides in the axial direction are sealed is formed.

後側のリング状部材(42)の内周面は、前後のOリング(55)の間に位置する部分が削られており、これにより、内輪部材(43)の後側延伸部(53)外周と後側のリング状部材(42)との間に軸方向の両側がシールされた後側の被加圧空間(57)が形成されている。   The inner circumferential surface of the rear ring-shaped member (42) is cut away at the portion located between the front and rear O-rings (55), thereby the rear extension portion (53) of the inner ring member (43). Between the outer periphery and the rear ring-shaped member (42), there is formed a rear pressurized space (57) in which both sides in the axial direction are sealed.

主軸(2)には、前側の径方向孔(44)および貫通孔(46)の突き合わせ部の周縁と主軸(2)の外周面との間をシールする前側のOリング(58)と、後側の径方向孔(45)および貫通孔(47)の突き合わせ部の周縁と主軸(2)の外周面との間をシールするOリング(59)とが設けられている。   The main shaft (2) includes a front O-ring (58) that seals between the peripheral edge of the butted portion of the front radial hole (44) and the through hole (46) and the outer peripheral surface of the main shaft (2), and the rear An O-ring (59) is provided for sealing between the peripheral edge of the butted portion of the side radial hole (45) and the through hole (47) and the outer peripheral surface of the main shaft (2).

内輪部材(43)は、Oリング(58)(59)を介して主軸(2)と接続されていることで、主軸(2)と一体で回転する。内輪部材(43)に対応する主軸(2)の外周には、環状の浅い凹所(2b)が形成されている。   The inner ring member (43) rotates integrally with the main shaft (2) by being connected to the main shaft (2) via O-rings (58) and (59). An annular shallow recess (2b) is formed on the outer periphery of the main shaft (2) corresponding to the inner ring member (43).

内輪部材(43)の前側延伸部(52)を貫通する前側の貫通孔(46)は、その径方向外側の開口が前側の被加圧空間(56)の前端部に臨まされており、主軸(2)の前側の径方向孔(44)は、前側延伸部(52)を貫通する前側の貫通孔(46)に連なるように、一端が主軸(2)の外周面に開口して、他端が主軸(2)の中心近くまで径方向にのびている。これらの径方向孔(44)および貫通孔(46)によって、径を増大させながら前側の被加圧空間(56)に通じる前側の遠心加圧空間(60)が形成されている。   The front through hole (46) that penetrates the front extension part (52) of the inner ring member (43) has a radially outer opening facing the front end of the front pressurized space (56), and the main shaft The front radial hole (44) of (2) has one end opened to the outer peripheral surface of the main shaft (2) so as to be connected to the front through hole (46) that penetrates the front extension part (52), and the other. The end extends in the radial direction to the vicinity of the center of the main shaft (2). These radial holes (44) and through-holes (46) form a front centrifugal pressurizing space (60) communicating with the front pressurized space (56) while increasing the diameter.

内輪部材(43)の後側延伸部(53)を貫通する後側の貫通孔(47)は、その径方向外側の開口が後側の被加圧空間(57)の後端部に臨まされており、主軸(2)の後側の径方向孔(45)は、後側延伸部(53)を貫通する後側の貫通孔(47)に連なるように、一端が主軸(2)の外周面に開口して、他端が主軸(2)の中心近くまで径方向にのびている。これらの径方向孔(45)および貫通孔(47)によって、径を増大させながら後側の被加圧空間(57)に通じる後側の遠心加圧空間(61)が形成されている。   The rear through hole (47) that passes through the rear extension (53) of the inner ring member (43) has a radially outer opening facing the rear end of the rear pressurized space (57). The rear radial hole (45) of the main shaft (2) is connected to the rear through hole (47) penetrating the rear extending portion (53), and one end of the outer periphery of the main shaft (2). Opened to the surface, the other end extends in the radial direction to near the center of the main shaft (2). These radial holes (45) and through-holes (47) form a rear centrifugal pressurizing space (61) communicating with the rear pressurized space (57) while increasing the diameter.

前側および後側の被加圧空間(56)(57)と前側および後側の遠心加圧空間(60)(61)には、高比重液体としての水銀が封入されている。   Mercury as a high specific gravity liquid is enclosed in the front and rear pressurized spaces (56) and (57) and the front and rear centrifugal pressurized spaces (60) and (61).

上記第3実施形態の軸受の予圧調整構造(40)によると、主軸(2)が高速回転すると、内輪部材(43)は遠心力により直径が膨張する。一方、遠心加圧空間(60)(61)内部に封入した液体にも大きな遠心力が作用し、外径側ほど大きな圧力が発生する。リング状部材(41)(42)と内輪部材(43)との間に設けられた被加圧空間(56)(57)は遠心加圧空間(60)(61)の外径側に接続されているため、被加圧空間(56)(57)の内部には高い圧力が発生する。この高い圧力により、リング状部材(41)(42)は外径側に、内輪部材(43)は内径側に変形する。これにより、内輪部材(43)の本体部(51)の転走面を内径側に変形させることができ、遠心力による膨張と液体の圧力による縮小が相殺され、回転による面圧上昇をなくすことができる。   According to the bearing preload adjusting structure (40) of the third embodiment, when the main shaft (2) rotates at a high speed, the inner ring member (43) expands in diameter due to centrifugal force. On the other hand, a large centrifugal force acts on the liquid sealed in the centrifugal pressurizing spaces (60) and (61), and a larger pressure is generated on the outer diameter side. The pressurized space (56) (57) provided between the ring-shaped member (41) (42) and the inner ring member (43) is connected to the outer diameter side of the centrifugal pressurized space (60) (61). Therefore, a high pressure is generated inside the pressurized space (56) (57). Due to this high pressure, the ring-shaped members (41) and (42) are deformed to the outer diameter side, and the inner ring member (43) is deformed to the inner diameter side. Thereby, the rolling surface of the main body portion (51) of the inner ring member (43) can be deformed to the inner diameter side, and the expansion due to the centrifugal force and the reduction due to the liquid pressure are offset, and the increase in the surface pressure due to the rotation is eliminated. Can do.

この第3実施形態のものによると、第2実施形態の主軸側リング状部材(21)(主軸(2)に比べて変形しやすい薄肉リング状部材)と軸受(5)の内輪(5a)とを一体化することで、内輪(5a)に対応する内輪部材(43)の本体部(51)の転走面に液体による加圧の影響がより直接的に作用し、効果的に遠心収縮効果を発生させることが可能となる。   According to the third embodiment, the main shaft side ring-shaped member (21) (a thin ring-shaped member that is easier to deform than the main shaft (2)) and the inner ring (5a) of the bearing (5) , The effect of pressure by the liquid acts more directly on the rolling surface of the main body part (51) of the inner ring member (43) corresponding to the inner ring (5a), effectively centrifugal contraction effect Can be generated.

なお、上記各実施形態では、後側の軸受(5)のみに軸受の予圧調整構造(10)(20)(40)を適用しているが、これは、アンギュラ玉軸受では、片方の軸受(5)の予圧を下げれば、もう一方の軸受(4)と平均化されて予圧が下がるためである。しかし、すべての軸受(4)(5)にこの構造(10)(20)(40)を適用してもよいし、図示していない主軸(2)の部分に設けられた軸受にもこの構造(10)(20)(40)を適用してもよい。深溝玉軸受や円筒コロ軸受など、接触角が0度の軸受には、それぞれの軸受にこの構造(10)(20)(40)を適用する必要がある。   In each of the above embodiments, the bearing preload adjustment structure (10), (20), (40) is applied only to the rear bearing (5), but this is one of the angular contact ball bearings ( This is because if the preload of 5) is lowered, the preload is reduced by averaging with the other bearing (4). However, this structure (10), (20), and (40) may be applied to all bearings (4) and (5), and this structure is also applied to the bearing provided in the main shaft (2) not shown. (10) (20) (40) may be applied. It is necessary to apply this structure (10), (20) and (40) to bearings with a contact angle of 0 degrees, such as deep groove ball bearings and cylindrical roller bearings.

また、図示省略するが、例えば主軸(2)内に冷却流体を流すなどして、主軸(2)および/または軸受内輪(5a)を冷却するようにしてもよい。軸受の予圧は温度によっても変化し、この温度による予圧変動分を冷却することで抑えるとともに、遠心力による予圧変動分を上記軸受の予圧調整構造(10)(20)(40)で抑えることで、極めて精度のよい軸受の予圧調整を行うことができる。   Although not shown, the main shaft (2) and / or the bearing inner ring (5a) may be cooled by flowing a cooling fluid into the main shaft (2), for example. The bearing preload also changes depending on the temperature, and the preload fluctuation due to this temperature is suppressed by cooling, and the preload fluctuation due to centrifugal force is suppressed by the bearing preload adjustment structure (10) (20) (40) above. Therefore, it is possible to adjust the preload of the bearing with extremely high accuracy.

(2):主軸(回転軸)
(4)(5):軸受
(10):軸受の予圧調整構造
(11)(12):リング状部材(被加圧空間形成部材)
(13)(14):径方向孔(遠心加圧空間)
(17)(18):被加圧空間
(20):軸受の予圧調整構造
(21):主軸側リング状部材(リング状部材)
(28)(29):被加圧空間
(30)(31):遠心加圧空間
(40):軸受の予圧調整構造
(43):内輪部材
(56)(57):被加圧空間
(60)(61):遠心加圧空間
(2): Main shaft (rotating shaft)
(4) (5): Bearing
(10): Bearing preload adjustment structure
(11) (12): Ring-shaped member (Pressurized space forming member)
(13) (14): Radial hole (centrifugal pressure space)
(17) (18): Pressurized space
(20): Bearing preload adjustment structure
(21): Spindle side ring-shaped member (ring-shaped member)
(28) (29): Pressurized space
(30) (31): Centrifugal pressurization space
(40): Bearing preload adjustment structure
(43): Inner ring member
(56) (57): Pressurized space
(60) (61): Centrifugal pressure space

Claims (5)

複数の軸受によって回転可能に支持された回転軸を有する回転装置に設けられる軸受の予圧調整構造であって、
前記回転軸外周との間に軸方向の両側がシールされた被加圧空間を形成するためのリング状の被加圧空間形成部材が前記回転軸に一体で回転するように嵌められるとともに、径方向にのびて前記被加圧空間に開口する遠心加圧空間が前記回転軸に設けられており、前記被加圧空間および前記遠心加圧空間に液体が封入されていることを特徴とする軸受の予圧調整構造。
A preload adjusting structure for a bearing provided in a rotating device having a rotating shaft rotatably supported by a plurality of bearings,
A ring-shaped pressurized space forming member for forming a pressurized space sealed on both sides in the axial direction between the outer periphery of the rotating shaft is fitted so as to rotate integrally with the rotating shaft, and has a diameter. A centrifugal pressurizing space that extends in the direction and opens to the pressurized space is provided in the rotating shaft, and a liquid is sealed in the pressurized space and the centrifugal pressurized space. Preload adjustment structure.
前記被加圧空間形成部材と対向する回転軸側の部分は、前記回転軸とは別体のリング状部材とされていることを特徴とする請求項1に記載の軸受の予圧調整構造。   The bearing preload adjusting structure according to claim 1, wherein a portion on the rotating shaft side facing the pressurized space forming member is a ring-shaped member separate from the rotating shaft. 前記回転軸とは別体の前記リング状部材は、前記軸受の回転輪と一体とされていることを特徴とする請求項1または2に記載の軸受の予圧調整構造。   The bearing preload adjustment structure according to claim 1 or 2, wherein the ring-shaped member separate from the rotating shaft is integrated with a rotating wheel of the bearing. 前記液体が高比重液体とされていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の軸受の予圧調整構造。   The bearing preload adjusting structure according to claim 1, wherein the liquid is a high specific gravity liquid. 前記回転軸または前記軸受の回転輪が冷却流体により冷却されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の軸受の予圧調整構造。   The bearing preload adjusting structure according to any one of claims 1 to 4, wherein the rotating shaft or the rotating wheel of the bearing is cooled by a cooling fluid.
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