JP2759232B2 - 軸受装置 - Google Patents
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- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 11
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-
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、工作機械におけるカ
ッター軸等の軸を支持する軸受装置に関する。
ッター軸等の軸を支持する軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、この種の軸は転がり軸受で支持
されている一方、荷重を受けた時の軸径方向変位や軸方
向変位をできるだけ少なくする為とか、軸のフレを少な
くする為には、上記のような転がり軸受として予圧の調
整が可能なアンギュラ玉軸受あるいはアンギュラころ軸
受等が使用されている。
されている一方、荷重を受けた時の軸径方向変位や軸方
向変位をできるだけ少なくする為とか、軸のフレを少な
くする為には、上記のような転がり軸受として予圧の調
整が可能なアンギュラ玉軸受あるいはアンギュラころ軸
受等が使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年のマシ
ニングセンター等では、加工範囲が広がりかつ低速回転
での重切削から高速回転での軽切削までを行う傾向にあ
り、広範囲に亘る回転数で軸を回転させている。
ニングセンター等では、加工範囲が広がりかつ低速回転
での重切削から高速回転での軽切削までを行う傾向にあ
り、広範囲に亘る回転数で軸を回転させている。
【０００４】ところが、従来の転がり軸受では、その予
圧を重切削用に大きくして組み立てた場合、高速回転時
に発熱及び摩耗が増大しかつ寿命が短くなるので、あま
り軸を高速に回転させることができず、高速回転での軽
切削が行えない。
圧を重切削用に大きくして組み立てた場合、高速回転時
に発熱及び摩耗が増大しかつ寿命が短くなるので、あま
り軸を高速に回転させることができず、高速回転での軽
切削が行えない。
【０００５】このため、最近では、機械的な予圧調整機
構を設けることにより、軸の回転数に従って予圧を可変
できるものが提案されているが、機構が複雑になること
は避けられない。
構を設けることにより、軸の回転数に従って予圧を可変
できるものが提案されているが、機構が複雑になること
は避けられない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は上述の事情に
鑑みてなされたもので、その目的とするところは負荷が
加わった状態で軸を高速回転させた場合でも寿命の長い
軸受装置を提供すること、並びに簡単な構造で予圧を調
整できる軸受装置を提供することにあり、上記目的を達
成するために、先端に被工作物または工具が取り付けら
れる軸を支持する転がり軸受と、軸と一体的に形成され
るとともにその軸芯に直交する平面を持つスラストディ
スクと、スラストディスクの表面に対向して配設された
電磁石と、軸のアキシャル方向位置を検出する位置セン
サ部と、位置センサ部からの検出値と予め設定された目
標値とを比較して、その比較偏差に基づいて電磁石を励
磁する電磁石制御部と、目標値を変更して軸をそのアキ
シャル方向に沿って移動させることにより、転がり軸受
の予圧を調整する予圧調整手段とを具備したことを特徴
とする。
鑑みてなされたもので、その目的とするところは負荷が
加わった状態で軸を高速回転させた場合でも寿命の長い
軸受装置を提供すること、並びに簡単な構造で予圧を調
整できる軸受装置を提供することにあり、上記目的を達
成するために、先端に被工作物または工具が取り付けら
れる軸を支持する転がり軸受と、軸と一体的に形成され
るとともにその軸芯に直交する平面を持つスラストディ
スクと、スラストディスクの表面に対向して配設された
電磁石と、軸のアキシャル方向位置を検出する位置セン
サ部と、位置センサ部からの検出値と予め設定された目
標値とを比較して、その比較偏差に基づいて電磁石を励
磁する電磁石制御部と、目標値を変更して軸をそのアキ
シャル方向に沿って移動させることにより、転がり軸受
の予圧を調整する予圧調整手段とを具備したことを特徴
とする。
【０００７】
【０００８】
【作用】この発明によれば、電磁石の励磁によって生じ
た磁力がスラストディスクに作用して軸をアキシャル方
向にて支持する一方、その支持点で軸に加わるアキシャ
ル方向負荷の大部分を受ける。また、予圧調整手段が目
標値を変更して軸をそのアキシャル方向に沿って移動さ
せる。これにより、特に、転がり軸受けとしてアンギュ
ラ玉軸受等を用いた場合にはその予圧が調整される。
た磁力がスラストディスクに作用して軸をアキシャル方
向にて支持する一方、その支持点で軸に加わるアキシャ
ル方向負荷の大部分を受ける。また、予圧調整手段が目
標値を変更して軸をそのアキシャル方向に沿って移動さ
せる。これにより、特に、転がり軸受けとしてアンギュ
ラ玉軸受等を用いた場合にはその予圧が調整される。
【０００９】
【００１０】
【実施例】以下、この発明に係る軸受装置の一実施例に
ついて図１ないし図３を用いて詳細に説明する。
ついて図１ないし図３を用いて詳細に説明する。
【００１１】この軸受装置には図１に示す如く転がり軸
受として２組の深溝玉軸受１，２が設けられており、各
深溝玉軸受１，２は一つの軸３を支持するように構成さ
れ、軸３の先端には図示しない被工作物またはカッター
などの工具が取り付けられる。
受として２組の深溝玉軸受１，２が設けられており、各
深溝玉軸受１，２は一つの軸３を支持するように構成さ
れ、軸３の先端には図示しない被工作物またはカッター
などの工具が取り付けられる。
【００１２】また、上記２組の深溝玉軸受１，２間には
円形のスラストディスク４が設けられており、このよう
なスラストディスク４はその円形中央が上記軸３により
貫かれ、かつその軸３と一体に形成されている。ここ
で、スラストディスク４両平面は上記軸芯に直交するよ
うに設けられている。
円形のスラストディスク４が設けられており、このよう
なスラストディスク４はその円形中央が上記軸３により
貫かれ、かつその軸３と一体に形成されている。ここ
で、スラストディスク４両平面は上記軸芯に直交するよ
うに設けられている。
【００１３】さらに、上記スラストディスク４の周辺に
は一対の電磁石５ａ，５ｂが設けられており、一方の電
磁石５ａはスラストディスク４の表面に対向するように
設けられている。他方の電磁石５ｂはスラストディスク
４を介して上記電磁石５ａと向かい合うように配設され
ている。
は一対の電磁石５ａ，５ｂが設けられており、一方の電
磁石５ａはスラストディスク４の表面に対向するように
設けられている。他方の電磁石５ｂはスラストディスク
４を介して上記電磁石５ａと向かい合うように配設され
ている。
【００１４】ところで、このような軸受装置には図示し
ない位置センサ部が設けられており、この位置センサ部
は軸３のアキシャル方向位置Ｓ1 を検出するように構成
されている。
ない位置センサ部が設けられており、この位置センサ部
は軸３のアキシャル方向位置Ｓ1 を検出するように構成
されている。
【００１５】また、上記のような電磁石５ａ，５ｂ及び
図示しない位置センサ部は電磁石制御部６に接続されて
おり、電磁石制御部６の比較器７は位置センサ部からの
検出値（軸３のアキシャル方向位置）Ｓ1 と予め設定さ
れた目標位置Ｓ0 とを比較してその比較偏差Ｓ10を求め
る。この比較偏差Ｓ10はＰＩＤ演算器８及び増幅器９，
９を介して電磁石５ａ，５ｂに出力される。これによ
り、電磁石５ａ，５ｂは比較偏差Ｓ10に基づいて励磁さ
れるように構成されている。
図示しない位置センサ部は電磁石制御部６に接続されて
おり、電磁石制御部６の比較器７は位置センサ部からの
検出値（軸３のアキシャル方向位置）Ｓ1 と予め設定さ
れた目標位置Ｓ0 とを比較してその比較偏差Ｓ10を求め
る。この比較偏差Ｓ10はＰＩＤ演算器８及び増幅器９，
９を介して電磁石５ａ，５ｂに出力される。これによ
り、電磁石５ａ，５ｂは比較偏差Ｓ10に基づいて励磁さ
れるように構成されている。
【００１６】なお、軸３は高周波モータにより回転駆動
されるが、高周波モータは、軸３に取り付けられたロー
タ１０及び、ロータ１０に対向するステータコイル１１
等より構成されている。
されるが、高周波モータは、軸３に取り付けられたロー
タ１０及び、ロータ１０に対向するステータコイル１１
等より構成されている。
【００１７】次に、上記の如く構成された軸受装置の動
作について図１を用いて説明する。
作について図１を用いて説明する。
【００１８】この軸受装置によれば、高周波モータのス
テータコイル１１を励磁して、軸３を回転させる。ここ
で、軸３に負荷が加わると、その負荷のうちラジアル方
向負荷は２組の深溝玉軸受１，２が受ける。
テータコイル１１を励磁して、軸３を回転させる。ここ
で、軸３に負荷が加わると、その負荷のうちラジアル方
向負荷は２組の深溝玉軸受１，２が受ける。
【００１９】また、電磁石制御部６が電磁石５ａ，５ｂ
を励磁することにより、この結果生じた磁力がスラスト
ディスク４に作用して、軸３をそのアキシャル方向にて
支持する。ここで、その支持点では上記軸３に負荷のう
ちアキシャル方向負荷の大部分を受ける。そのため、２
組の深溝玉軸受１，２が受けるアキシャル方向負荷が減
少する。
を励磁することにより、この結果生じた磁力がスラスト
ディスク４に作用して、軸３をそのアキシャル方向にて
支持する。ここで、その支持点では上記軸３に負荷のう
ちアキシャル方向負荷の大部分を受ける。そのため、２
組の深溝玉軸受１，２が受けるアキシャル方向負荷が減
少する。
【００２０】したがって、上記のような実施例によれ
ば、電磁石の励磁によって生じた磁力がスラストディス
クに作用して軸をそのアキシャル方向にて支持する一
方、その支持点で軸に加わるアキシャル方向負荷の大部
分を受けるため、２組の深溝玉軸受が受けるトータル負
荷（ラジアル負荷＋アキシャル負荷）が減少し、玉軸受
の寿命が延びる。
ば、電磁石の励磁によって生じた磁力がスラストディス
クに作用して軸をそのアキシャル方向にて支持する一
方、その支持点で軸に加わるアキシャル方向負荷の大部
分を受けるため、２組の深溝玉軸受が受けるトータル負
荷（ラジアル負荷＋アキシャル負荷）が減少し、玉軸受
の寿命が延びる。
【００２１】
【００２２】図２に示す軸受装置は図１に示す深溝玉軸
受１に代えて１組のアンギュラ玉軸受１２が設けられて
おり、このアンギュラ玉軸受１２は並列組合せしたもの
が配置されている。
受１に代えて１組のアンギュラ玉軸受１２が設けられて
おり、このアンギュラ玉軸受１２は並列組合せしたもの
が配置されている。
【００２３】また、この軸受装置には予圧調整部１３が
設けられており、予圧調整部１３は目標値変更量演算部
１４及び加算器１５を有し、目標値変更量演算部１４
は、図示しない回転数センサで検出した軸３の回転数Ｓ
2 ，図示しない温度センサで検出したアンギュラ玉軸受
１２の温度Ｓ3 ，並びにＮＣプログラム中の予圧調整用
パラメータｈ等を基に目標値変更量Ｓ4 を演算し、その
演算結果を加算器１５へ出力する。加算器１５は上記演
算結果（目標値変更量）Ｓ4 を目標値Ｓ0 に加算するこ
とにより目標値Ｓ0 を変更する。
設けられており、予圧調整部１３は目標値変更量演算部
１４及び加算器１５を有し、目標値変更量演算部１４
は、図示しない回転数センサで検出した軸３の回転数Ｓ
2 ，図示しない温度センサで検出したアンギュラ玉軸受
１２の温度Ｓ3 ，並びにＮＣプログラム中の予圧調整用
パラメータｈ等を基に目標値変更量Ｓ4 を演算し、その
演算結果を加算器１５へ出力する。加算器１５は上記演
算結果（目標値変更量）Ｓ4 を目標値Ｓ0 に加算するこ
とにより目標値Ｓ0 を変更する。
【００２４】なお、例えば、軽切削の為に軸３の回転数
Ｓ2 を高くし、これに対応してアンギュラ玉軸受１２の
予圧を小さく設定する必要があり、この際、上記のよう
な目標値変更量Ｓ4 は、現在の目標値Ｓ0 が新たな目標
値Ｓ5 となるような値に演算される。これにより、軸３
がそのアキシャル方向に沿って新たな目標値Ｓ5 まで移
動し、その結果、現在の予圧が小さくなるように調整さ
れる。
Ｓ2 を高くし、これに対応してアンギュラ玉軸受１２の
予圧を小さく設定する必要があり、この際、上記のよう
な目標値変更量Ｓ4 は、現在の目標値Ｓ0 が新たな目標
値Ｓ5 となるような値に演算される。これにより、軸３
がそのアキシャル方向に沿って新たな目標値Ｓ5 まで移
動し、その結果、現在の予圧が小さくなるように調整さ
れる。
【００２５】逆に、重切削の場合、軸３の回転数Ｓ2 を
低くし、これに対応して剛性を上げるためアンギュラ玉
軸受１２の予圧を高く設定する必要があるとき、上記目
標値変更量Ｓ4 は、現在の目標値Ｓ0 が新たな目標値Ｓ
6 となるような値に演算される。これにより、軸３がそ
のアキシャル方向に沿って新たな目標値Ｓ5 まで移動
し、その結果、現在の予圧が大きくなるように調整され
る。
低くし、これに対応して剛性を上げるためアンギュラ玉
軸受１２の予圧を高く設定する必要があるとき、上記目
標値変更量Ｓ4 は、現在の目標値Ｓ0 が新たな目標値Ｓ
6 となるような値に演算される。これにより、軸３がそ
のアキシャル方向に沿って新たな目標値Ｓ5 まで移動
し、その結果、現在の予圧が大きくなるように調整され
る。
【００２６】また、アンギュラ玉軸受１２の温度Ｓ3 が
高くなり、これに対応してアンギュラ玉軸受１２の予圧
を低く設定する必要があるときにも、目標値変更量Ｓ4
は上記と同様に現在の目標値Ｓ0 が新たな目標値Ｓ5 と
なるような値に演算される。
高くなり、これに対応してアンギュラ玉軸受１２の予圧
を低く設定する必要があるときにも、目標値変更量Ｓ4
は上記と同様に現在の目標値Ｓ0 が新たな目標値Ｓ5 と
なるような値に演算される。
【００２７】さらに、目標値変更量Ｓ4 は、ＮＣプログ
ラムの予圧調整用パラメータｈの値に応じても、現在の
目標値Ｓ0 が新たな目標値Ｓ5 又はＳ6 となるような値
に演算される。
ラムの予圧調整用パラメータｈの値に応じても、現在の
目標値Ｓ0 が新たな目標値Ｓ5 又はＳ6 となるような値
に演算される。
【００２８】したがって、上記のような実施例によれば
単に目標位置を変更するのみで予圧を自由に調整でき
る。
単に目標位置を変更するのみで予圧を自由に調整でき
る。
【００２９】図３に示す軸受装置は図２に示す深溝玉軸
受２に代えて、１組のアンギュラ玉軸受１３が設けられ
ており、アンギュラ玉軸受１３は背面組合せしたものが
装着されている。
受２に代えて、１組のアンギュラ玉軸受１３が設けられ
ており、アンギュラ玉軸受１３は背面組合せしたものが
装着されている。
【００３０】なお、上記のような実施例では、深溝玉軸
受，アンギュラ玉軸受を用いた例について説明したが、
これらに代えて円筒ころ軸受，円錐ころ軸受等の転がり
軸受を用いても上記と同様な効果が得られる。
受，アンギュラ玉軸受を用いた例について説明したが、
これらに代えて円筒ころ軸受，円錐ころ軸受等の転がり
軸受を用いても上記と同様な効果が得られる。
【００３１】また、上記実施例では一対の電磁石５ａ，
５ｂを設けたが、予圧調整のみを行う時は、一方の電磁
石５ｂを設けるのみでも良い。
５ｂを設けたが、予圧調整のみを行う時は、一方の電磁
石５ｂを設けるのみでも良い。
【００３２】
【発明の効果】この発明に係る軸受装置は、上記の如く
電磁石の励磁によって生じた磁力がスラストディスクに
作用して軸をそのアキシャル方向にて支持する一方、そ
の支持点で軸に加わるアキシャル方向負荷の大部分を受
けるため、負荷が加わった状態で軸を連続的に高速回転
させても、転がり軸受が受けるアキシャル方向負荷を減
少できるので、寿命の長い軸受装置を提供できる。
電磁石の励磁によって生じた磁力がスラストディスクに
作用して軸をそのアキシャル方向にて支持する一方、そ
の支持点で軸に加わるアキシャル方向負荷の大部分を受
けるため、負荷が加わった状態で軸を連続的に高速回転
させても、転がり軸受が受けるアキシャル方向負荷を減
少できるので、寿命の長い軸受装置を提供できる。
【００３３】特に、この発明に係る軸受装置は、単に目
標位置を変更するのみで予圧を自由に調整できるので、
切削負荷に応じて予圧を変えたい場合等に予圧の調整が
簡単かつ容易になる。
標位置を変更するのみで予圧を自由に調整できるので、
切削負荷に応じて予圧を変えたい場合等に予圧の調整が
簡単かつ容易になる。
【図１】この発明に係る軸受装置の一実施例を示す断面
図。
図。
【図２】この発明に係る軸受装置の他の実施例を示す断
面図。
面図。
【図３】この発明に係る軸受装置の他の実施例を示す断
面図。
面図。
１，２ 深溝玉軸受 ３ 軸 ４ スラストディスク ５ａ，５ｂ 電磁石 ６ 電磁石制御部 １３ 予圧調整部 Ｓ0 目標値 Ｓ1 アキシャル方向移動位置 Ｓ10 比較偏差
Claims (1)
- 【請求項１】 先端に被工作物または工具が取り付けら
れる軸を支持する転がり軸受と、上記軸と一体的に形成
されるとともにその軸芯に直交する平面を持つスラスト
ディスクと、上記スラストディスクの表面に対向して配
設された電磁石と、上記軸のアキシャル方向位置を検出
する位置センサ部と、上記位置センサ部からの検出値と
予め設定された目標値とを比較して、その比較偏差に基
づいて上記電磁石を励磁する電磁石制御部と、上記目標
値を変更して上記軸をそのアキシャル方向に沿って移動
させることにより、上記転がり軸受の予圧を調整する予
圧調整手段とを具備したことを特徴とする軸受装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3097331A JP2759232B2 (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 軸受装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3097331A JP2759232B2 (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 軸受装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04327021A JPH04327021A (ja) | 1992-11-16 |
| JP2759232B2 true JP2759232B2 (ja) | 1998-05-28 |
Family
ID=14189508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3097331A Expired - Fee Related JP2759232B2 (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 軸受装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2759232B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2553825Y2 (ja) * | 1991-11-25 | 1997-11-12 | 神鋼電機株式会社 | 高速回転スピンドル軸受の予圧装置 |
| GB9912108D0 (en) * | 1999-05-25 | 1999-07-28 | Rolls Royce Plc | Bearing load control |
| JP5042479B2 (ja) * | 2005-08-22 | 2012-10-03 | Ｎｔｎ株式会社 | 空気サイクル冷凍冷却システム |
| WO2007023684A1 (ja) * | 2005-08-22 | 2007-03-01 | Ntn Corporation | 空気サイクル冷凍冷却システムおよびそれに用いられるタービンユニット |
| JP4812367B2 (ja) | 2005-08-24 | 2011-11-09 | Ｎｔｎ株式会社 | 空気サイクル冷凍冷却システムおよびその空気サイクル冷凍冷却用タービンユニット |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56977Y2 (ja) * | 1975-09-26 | 1981-01-12 | ||
| JPH01269722A (ja) * | 1988-04-22 | 1989-10-27 | Toshiro Higuchi | 磁気制御軸受ユニット |
-
1991
- 1991-04-26 JP JP3097331A patent/JP2759232B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04327021A (ja) | 1992-11-16 |
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