JP2509747Y2 - 予圧可変式スピンドルユニット - Google Patents
予圧可変式スピンドルユニットInfo
- Publication number
- JP2509747Y2 JP2509747Y2 JP1990115041U JP11504190U JP2509747Y2 JP 2509747 Y2 JP2509747 Y2 JP 2509747Y2 JP 1990115041 U JP1990115041 U JP 1990115041U JP 11504190 U JP11504190 U JP 11504190U JP 2509747 Y2 JP2509747 Y2 JP 2509747Y2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bearing
- preload
- bearing box
- elastic member
- outer cylinder
- Prior art date
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C25/00—Bearings for exclusively rotary movement adjustable for wear or play
- F16C25/06—Ball or roller bearings
- F16C25/08—Ball or roller bearings self-adjusting
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
- F16C19/54—Systems consisting of a plurality of bearings with rolling friction
- F16C19/546—Systems with spaced apart rolling bearings including at least one angular contact bearing
Description
【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、工作機械のスピンドルなどに用いられる
予圧可変式のスピンドルユニットに関するものである。
予圧可変式のスピンドルユニットに関するものである。
工作機械のスピンドルにおいては、回転数が上昇する
と、遠心力や発熱による熱膨張などにより軸受の予圧量
が増大するため、予圧可変の手段がないものでは、低速
又は高速回転域の一方でしか最適な予圧が得られず、全
回転域にわたって十分な回転精度や剛性が得られない問
題がある。
と、遠心力や発熱による熱膨張などにより軸受の予圧量
が増大するため、予圧可変の手段がないものでは、低速
又は高速回転域の一方でしか最適な予圧が得られず、全
回転域にわたって十分な回転精度や剛性が得られない問
題がある。
このような問題に対処するため、本出願人は、特願平
１−101039号や実願平２−82328号により、油圧によっ
て軸受箱をスピンドルの軸方向に移動させて、軸受に与
える予圧を変化できるようにしたスピンドルユニットを
提案している。
１−101039号や実願平２−82328号により、油圧によっ
て軸受箱をスピンドルの軸方向に移動させて、軸受に与
える予圧を変化できるようにしたスピンドルユニットを
提案している。
しかし、上記提案構造のように、油圧の駆動力を利用
して軸受に対する予圧量を切り換える構造では、予圧を
切り換えた後、定圧状態で軸受を保持する場合、油圧の
圧力だけで軸受や軸受箱の動きを固定しておく必要があ
るため、さらに安定して十分なスピンドル剛性や回転精
度が得られにくい。
して軸受に対する予圧量を切り換える構造では、予圧を
切り換えた後、定圧状態で軸受を保持する場合、油圧の
圧力だけで軸受や軸受箱の動きを固定しておく必要があ
るため、さらに安定して十分なスピンドル剛性や回転精
度が得られにくい。
そこで、この考案は、定位置予圧に匹敵する剛性を維
持しつつ、連続的な予圧の切り換えができ、しかも構造
が簡単で安価なコストで製造することができる予圧可変
式のスピンドルユニットを提供することを目的としてい
る。
持しつつ、連続的な予圧の切り換えができ、しかも構造
が簡単で安価なコストで製造することができる予圧可変
式のスピンドルユニットを提供することを目的としてい
る。
上記の課題を解決するため、この考案は、外筒内部に
軸受箱を軸方向に移動可能に組込み、上記軸受箱の内部
に組込んだ軸受の外輪を該軸受箱の内部端面と対向せし
め、上記軸受により外筒に挿通した主軸を支持せしめ、
上記軸受箱の先端部にピストン部を形成し、上記外筒の
内部端面と上記ピストン部との間に調整部材のフランジ
部を組込み、該フランジ部とピストン部との間のすき間
に軸受の軸方向剛性より大きい剛性を有する弾性部材を
介在せしめ、上記調整部材のフランジ部と一体に形成さ
れたリング部と、ピストン部の上記すき間に対する面と
反対側の面との間に油圧室を設け、この圧力室に、圧力
制御手段を介して高圧流体を導入排出可能とした構造と
したのである。
軸受箱を軸方向に移動可能に組込み、上記軸受箱の内部
に組込んだ軸受の外輪を該軸受箱の内部端面と対向せし
め、上記軸受により外筒に挿通した主軸を支持せしめ、
上記軸受箱の先端部にピストン部を形成し、上記外筒の
内部端面と上記ピストン部との間に調整部材のフランジ
部を組込み、該フランジ部とピストン部との間のすき間
に軸受の軸方向剛性より大きい剛性を有する弾性部材を
介在せしめ、上記調整部材のフランジ部と一体に形成さ
れたリング部と、ピストン部の上記すき間に対する面と
反対側の面との間に油圧室を設け、この圧力室に、圧力
制御手段を介して高圧流体を導入排出可能とした構造と
したのである。
上記の構造においては、弾性部材の押圧力により軸受
に重予圧をかけ、その状態から、圧力室に高圧流体を導
入排出して、弾性部材の押圧力を減じる方向に圧力を加
えることにより、軸受に対する予圧量を変化させる。
に重予圧をかけ、その状態から、圧力室に高圧流体を導
入排出して、弾性部材の押圧力を減じる方向に圧力を加
えることにより、軸受に対する予圧量を変化させる。
この構造では、剛性の大きな弾性部材によって常に押
圧力が加えられるために、軸受は大きな力で位置決めさ
れることになり、定位置予圧に近いスピンドル剛性を得
ることができる。
圧力が加えられるために、軸受は大きな力で位置決めさ
れることになり、定位置予圧に近いスピンドル剛性を得
ることができる。
以下、この考案の実施例を添付図面に基づいて説明す
る。
る。
第１図及び第２図に示すように、外筒１内を挿通する
主軸２は、その両端部が、それぞれ間座３を介して並列
に配置された軸受４、５及び６、７により回転自在に支
持されている。この一対の軸受４、５及び６、７は、ア
ンギュラ玉軸受が用いられ、装着した状態で互いに背面
組合せの状態で配置される。
主軸２は、その両端部が、それぞれ間座３を介して並列
に配置された軸受４、５及び６、７により回転自在に支
持されている。この一対の軸受４、５及び６、７は、ア
ンギュラ玉軸受が用いられ、装着した状態で互いに背面
組合せの状態で配置される。
上記の一端側の軸受４、５は、外筒１内に接続組込ま
れており、この軸受側の主軸端部が、使用状態において
ワークの取付け側になる。
れており、この軸受側の主軸端部が、使用状態において
ワークの取付け側になる。
一方、他端側の軸受６、７は、内輪が主軸２の外径面
に固定され、外輪が、軸受６、７と外筒１の間に挿入さ
れた軸受箱８の内側に組込まれている。
に固定され、外輪が、軸受６、７と外筒１の間に挿入さ
れた軸受箱８の内側に組込まれている。
上記軸受箱８は、その内側端面8aが、間座３を介して
軸受６の外輪6aの端面に向き合っている。この構造で
は、軸受箱８が軸方向に移動すると、間座３が軸受６の
外輪6aを押し、各軸受４、５、６、７に予圧が与えられ
る。
軸受６の外輪6aの端面に向き合っている。この構造で
は、軸受箱８が軸方向に移動すると、間座３が軸受６の
外輪6aを押し、各軸受４、５、６、７に予圧が与えられ
る。
また、軸受箱８の内径側には、外筒１の内部端面16に
一端が固定された調整部材９が設けられている。
一端が固定された調整部材９が設けられている。
この調整部材９は、位置決め用のフランジ部10と、そ
のフランジ部10と一体化され軸受箱８の内径側に挿入さ
れるリング部11とから成り、そのフランジ部10とリング
部11の間に、軸受箱８の先端部に形成されたピストン部
12が入り込んでいる。
のフランジ部10と一体化され軸受箱８の内径側に挿入さ
れるリング部11とから成り、そのフランジ部10とリング
部11の間に、軸受箱８の先端部に形成されたピストン部
12が入り込んでいる。
上記リング部11には、ピストン部12の端面と向き合う
段部13が設けられ、その段部13とピストン部12との間
に、油圧室14が形成されている。また、油圧室14に連通
する外筒１内部の油路15には、油圧制御装置17が接続さ
れている。
段部13が設けられ、その段部13とピストン部12との間
に、油圧室14が形成されている。また、油圧室14に連通
する外筒１内部の油路15には、油圧制御装置17が接続さ
れている。
この油圧制御装置17は、主軸２の回転数を検出するセ
ンサや軸受の温度を検出する温度センサの信号が入力さ
れるようになっており、この信号に基づいて、油圧室14
に最適な圧力の高圧油を導入するように設定されてい
る。
ンサや軸受の温度を検出する温度センサの信号が入力さ
れるようになっており、この信号に基づいて、油圧室14
に最適な圧力の高圧油を導入するように設定されてい
る。
また、調整部材９のフランジ部10と軸受箱８のピスト
ン部12との間、及びピストン部12とリング部11の段部13
との間には、それぞれ弾性部材18及び弾性部材19が組み
込まれている。この弾性部材18、19は、第３図（ａ）に
示すような断面Ｕ字形の円環状バネや、第３図（ｂ）に
示すような一部が切離されたリング状のバネ等が用いら
れる。
ン部12との間、及びピストン部12とリング部11の段部13
との間には、それぞれ弾性部材18及び弾性部材19が組み
込まれている。この弾性部材18、19は、第３図（ａ）に
示すような断面Ｕ字形の円環状バネや、第３図（ｂ）に
示すような一部が切離されたリング状のバネ等が用いら
れる。
上記弾性部材18は、第４図のバネ特性に示されるよう
に、剛体に近い非常に大きなバネ剛性を有しており、組
み付けた状態で各軸受４、５、６、７のもつ軸方向のす
き間を全て無くし、かつ、低速回転域で設定される重予
圧を各軸受に対して付加する大きさに設定されている。
に、剛体に近い非常に大きなバネ剛性を有しており、組
み付けた状態で各軸受４、５、６、７のもつ軸方向のす
き間を全て無くし、かつ、低速回転域で設定される重予
圧を各軸受に対して付加する大きさに設定されている。
また、上記弾性部材18を組み付けた状態で、フランジ
部10とピストン部12との間に、すき間δが形成されるよ
うになっている。このすき間δは、軸受予圧軽減のため
の軸受箱８の必要移動量以上で、かつ、弾性部材18の圧
縮弾性限界内の寸法で設定されており、弾性部材18の塑
性変形を防止する役目も果している。
部10とピストン部12との間に、すき間δが形成されるよ
うになっている。このすき間δは、軸受予圧軽減のため
の軸受箱８の必要移動量以上で、かつ、弾性部材18の圧
縮弾性限界内の寸法で設定されており、弾性部材18の塑
性変形を防止する役目も果している。
一方、弾性部材19は、第４図に示すように、弾性部材
18に比べて著しく弱いバネ剛性のもので、各軸受のもつ
軸方向の剛性（第４図に破線で示す）よりも小さく設定
されている。この弾性部材19の弾性力は、予圧状態の切
り換えには何ら関与せず、調整部材９や軸受箱８の組み
立て作業等を容易にする機能をもっている。すなわち、
スピンドルユニットを組み立てるには、調整部材９と軸
受箱８を組み合せた状態で外筒１の内部に挿入する必要
があるが、このとき、弾性部材19の弾性力により調整部
材９と軸受箱８をほぼ一体に連結しておくと、上記組立
ての作業が容易になると共に、弾性部材19で軸受箱８を
押圧することにより、軸受のガタを無くすことができる
ので、上記する間δを設定するときの寸法測定が容易に
行なえる利点がある。なお、弾性部材19は無くても、予
圧可変機能には何ら不具合はなく、省略することも可能
である。
18に比べて著しく弱いバネ剛性のもので、各軸受のもつ
軸方向の剛性（第４図に破線で示す）よりも小さく設定
されている。この弾性部材19の弾性力は、予圧状態の切
り換えには何ら関与せず、調整部材９や軸受箱８の組み
立て作業等を容易にする機能をもっている。すなわち、
スピンドルユニットを組み立てるには、調整部材９と軸
受箱８を組み合せた状態で外筒１の内部に挿入する必要
があるが、このとき、弾性部材19の弾性力により調整部
材９と軸受箱８をほぼ一体に連結しておくと、上記組立
ての作業が容易になると共に、弾性部材19で軸受箱８を
押圧することにより、軸受のガタを無くすことができる
ので、上記する間δを設定するときの寸法測定が容易に
行なえる利点がある。なお、弾性部材19は無くても、予
圧可変機能には何ら不具合はなく、省略することも可能
である。
実施例のスピンドルユニットは、上記のような構造で
あり、次にその作用を説明する。
あり、次にその作用を説明する。
この実施例のスピンドルユニットは、各部品を組み立
てた状態で、弾性部材18の弾性力により軸受箱８が第２
図で右側に押され、軸受に重予圧P1が加えられる。
てた状態で、弾性部材18の弾性力により軸受箱８が第２
図で右側に押され、軸受に重予圧P1が加えられる。
この状態から、主軸２の回転数が上がると、遠心力や
主軸の熱膨張等のために、第５図に示すように軸受の予
圧が徐々に上昇するが、予圧が許容最大予圧になった時
点N1で、油圧室14に高圧油を導入し、その圧力によって
弾性部材18を圧縮変形させる。これにより、軸受箱８は
その変形量だけ左側に移動し、軸受に加わる予圧が低下
する。
主軸の熱膨張等のために、第５図に示すように軸受の予
圧が徐々に上昇するが、予圧が許容最大予圧になった時
点N1で、油圧室14に高圧油を導入し、その圧力によって
弾性部材18を圧縮変形させる。これにより、軸受箱８は
その変形量だけ左側に移動し、軸受に加わる予圧が低下
する。
上記の制御を、予圧が許容値に達する回転数N2、N3に
なるごとに実行することによって、第５図に示すように
段階的な予圧切り換えを行なうことができる。
なるごとに実行することによって、第５図に示すように
段階的な予圧切り換えを行なうことができる。
一方、主軸２の回転数や軸受の温度の変化を連続して
監視しながら、油圧室14に加える圧力を調整し、予圧の
増大が生じないように圧力を制御すれば、第６図中に
（ａ）で示すように、回転数に関係なく常に予圧を一定
に保持すること、及び同図（ｂ）で示すごとく予圧を軽
減させることもでき、定位置予圧に匹敵する予圧設定を
行なうことができる。
監視しながら、油圧室14に加える圧力を調整し、予圧の
増大が生じないように圧力を制御すれば、第６図中に
（ａ）で示すように、回転数に関係なく常に予圧を一定
に保持すること、及び同図（ｂ）で示すごとく予圧を軽
減させることもでき、定位置予圧に匹敵する予圧設定を
行なうことができる。
主軸２の回転数を減少させる場合は、油圧室14に対す
る油の供給を上記とは逆の方向で行なうようにすればよ
い。
る油の供給を上記とは逆の方向で行なうようにすればよ
い。
なお、上記実施例では、軸受６、７を軸受箱８の内部
に組み込んだが、このように軸受箱内に組み込まず、軸
受箱の端面で軸受の外輪を押圧するようにしてもよい。
に組み込んだが、このように軸受箱内に組み込まず、軸
受箱の端面で軸受の外輪を押圧するようにしてもよい。
以上説明したように、この考案は、高剛性の弾性部材
により軸受に大きな予圧をかけ、圧力室の圧力により弾
性部材を変形させて予圧を変化させるようにしたので、
軸受に対する予圧量を段階的又は連続して行なうことが
でき、スムーズな予圧の切り換えを行なうことができ
る。
により軸受に大きな予圧をかけ、圧力室の圧力により弾
性部材を変形させて予圧を変化させるようにしたので、
軸受に対する予圧量を段階的又は連続して行なうことが
でき、スムーズな予圧の切り換えを行なうことができ
る。
また、軸受には絶えず剛性の大きい弾性部材によって
予圧力に対向する方向の押圧力を加わえるようにしたの
で、定位置予圧に相当する大きなスピンドル剛性を得る
ことができ、安定した回転精度と高度化が図れる効果が
ある。
予圧力に対向する方向の押圧力を加わえるようにしたの
で、定位置予圧に相当する大きなスピンドル剛性を得る
ことができ、安定した回転精度と高度化が図れる効果が
ある。
第１図はこの考案の実施例を示す断面図、第２図は同上
の要部を示す断面図、第３図（ａ）（ｂ）はそれぞれ弾
性部材の例を示す図、第４図は弾性部材のバネ特性を示
すグラフ、第５図及び第６図はそれぞれ予圧の切り換え
過程を示すグラフである。 １……外筒、２……主軸、４、５、６、７……軸受、８
……軸受箱、９……調整部材、14……油圧室、17……油
圧制御装置、18、19……弾性部材。
の要部を示す断面図、第３図（ａ）（ｂ）はそれぞれ弾
性部材の例を示す図、第４図は弾性部材のバネ特性を示
すグラフ、第５図及び第６図はそれぞれ予圧の切り換え
過程を示すグラフである。 １……外筒、２……主軸、４、５、６、７……軸受、８
……軸受箱、９……調整部材、14……油圧室、17……油
圧制御装置、18、19……弾性部材。
Claims (1)
- 【請求項１】外筒内部に軸受箱を軸方向に移動可能に組
込み、上記軸受箱の内部に組込んだ軸受の外輪を該軸受
箱の内部端面と対向せしめ、上記軸受により外筒に挿通
した主軸を支持せしめ、上記軸受箱の先端部にピストン
部を形成し、上記外筒の内部端面と上記ピストン部との
間に調整部材のフランジ部を組込み、該フランジ部とピ
ストン部との間のすき間に軸受の軸方向剛性より大きい
剛性を有する弾性部材を介在せしめ、上記調整部材のフ
ランジ部と一体に形成されたリング部と、ピストン部の
上記すき間に対する面と反対側の面との間に油圧室を設
け、その圧力室に圧力制御手段を介して高圧流体を導入
排出可能とした予圧可変式スピンドルユニット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1990115041U JP2509747Y2 (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | 予圧可変式スピンドルユニット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1990115041U JP2509747Y2 (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | 予圧可変式スピンドルユニット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0474732U JPH0474732U (ja) | 1992-06-30 |
| JP2509747Y2 true JP2509747Y2 (ja) | 1996-09-04 |
Family
ID=31862775
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1990115041U Expired - Fee Related JP2509747Y2 (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | 予圧可変式スピンドルユニット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2509747Y2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2538406Y2 (ja) * | 1991-11-11 | 1997-06-18 | 豊田工機株式会社 | 軸受支持装置 |
| US5388917A (en) * | 1992-10-14 | 1995-02-14 | Ntn Corporation | Spindle unit |
| KR101366140B1 (ko) * | 2013-06-10 | 2014-02-25 | 주식회사 에코텍 | 예압조정을 위한 스트로크의 극간 및 실링재의 탄성변형을 이용한 베어링의 가변 예압 시스템 |
-
1990
- 1990-10-31 JP JP1990115041U patent/JP2509747Y2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0474732U (ja) | 1992-06-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |