JP2816596B2 - Bearing preload device - Google Patents

Bearing preload device

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JP2816596B2
JP2816596B2 JP2202985A JP20298590A JP2816596B2 JP 2816596 B2 JP2816596 B2 JP 2816596B2 JP 2202985 A JP2202985 A JP 2202985A JP 20298590 A JP20298590 A JP 20298590A JP 2816596 B2 JP2816596 B2 JP 2816596B2
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健司 大倉
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C25/00Bearings for exclusively rotary movement adjustable for wear or play
    • F16C25/06Ball or roller bearings
    • F16C25/08Ball or roller bearings self-adjusting
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2202/00Solid materials defined by their properties
    • F16C2202/30Electric properties; Magnetic properties
    • F16C2202/36Piezo-electric

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、フライス盤や研削盤等の工作機械の主軸
部に装着される軸受の予圧装置に関し、さらに詳細に
は、圧電素子を用いた予圧装置に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a preloading device for a bearing mounted on a main shaft of a machine tool such as a milling machine or a grinding machine, and more particularly, to a preloading device using a piezoelectric element. It concerns the device.

(従来の技術) 近時の工作機械は、駆動モータや刃具などを含めた構
成機器の高性能化に伴い、主軸の高速化による生産性お
よび仕上精度の大幅な向上が図られており、上記主軸を
支承する軸受の予圧設定にも高い精度が要求されるに至
っている。
(Prior art) In recent machine tools, the productivity and finishing accuracy have been greatly improved by increasing the speed of the spindle, as the performance of components including drive motors and cutting tools has increased. High precision is also required for setting the preload of the bearing that supports the main shaft.

しかし、従来の予圧設定方法では、主軸の高速回転に
伴う軸受の発熱による焼付や高速回転向きの軸受におけ
る低速域での剛性不足の問題があるとともに、特別な予
圧装置の設置に伴う構造の複雑化など新たな問題が生じ
ていた。
However, with the conventional preload setting method, there are problems such as seizure due to heat generation of the bearing due to high speed rotation of the spindle and insufficient rigidity in the low speed range for bearings for high speed rotation, and complicated structure due to installation of special preload device. There were new problems, such as the emergence of

この点に関して、軸受の予圧を与える部材に圧電素子
を用いた予圧装置が開発されており、該予圧装置は、軸
受間において、複数個の圧電素子が円周方向へ配列され
て組み込まれてなる。そして、これら圧電素子に、軸受
の検出温度や検出回転数に対応した電圧が印加されるこ
とにより、該圧電素子が軸方向へ変位して、軸受に所要
の予圧が与えられるように構成されており、これによ
り、低速・高速回転のいかんを問わず軸受の予圧を適正
値に保持するようにされている。
In this regard, a preloading device using a piezoelectric element as a member for applying a preload to a bearing has been developed. In the preloading device, a plurality of piezoelectric elements are arranged in a circumferential direction and incorporated between bearings. . Then, by applying a voltage corresponding to the detected temperature or the detected rotation speed of the bearing to these piezoelectric elements, the piezoelectric element is displaced in the axial direction, and a required preload is applied to the bearing. Thus, the preload of the bearing is maintained at an appropriate value regardless of whether the rotation speed is low or high.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、このような圧電素子を用いた予圧装置
においても、次のような問題があって完全なものではな
く、さらなる改良が要望されていた。
(Problems to be Solved by the Invention) However, such a preloading device using a piezoelectric element is not perfect due to the following problems, and further improvement has been demanded.

すなわち、円周方向へ配列された複数の圧電素子は、
その製造条件等を起因として、これら個々の寸法差や変
位量差を避けることができず、これがため、上記軸受に
均等な変位(予圧)を与えることが困難であった。
That is, the plurality of piezoelectric elements arranged in the circumferential direction
Due to the manufacturing conditions and the like, these dimensional differences and displacement amounts cannot be avoided, which makes it difficult to apply a uniform displacement (preload) to the bearing.

また、両側の軸受が軸方向に固定的であるため、これ
らが固定される主軸やハウジングの熱膨張等も予圧設定
に直接影響することになる。これがため、上記圧電素子
の電圧制御には、これら外因も考慮した複雑な制御が要
求され、より高精度な制御実現のためには、さらなる改
良の余地があった。
In addition, since the bearings on both sides are fixed in the axial direction, the thermal expansion of the main shaft and the housing to which these are fixed directly affects the preload setting. For this reason, the voltage control of the piezoelectric element requires complicated control in consideration of these external factors, and there is room for further improvement in order to realize more accurate control.

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもの
であって、圧電素子個々の寸法差や変位量差を調節し
て、均一で高精度な予圧制御が可能な軸受の予圧装置を
提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such a conventional problem, and provides a bearing preload device capable of controlling uniform and highly accurate preload control by adjusting a dimensional difference and a displacement amount difference of each piezoelectric element. The purpose is to do.

(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために、本発明の軸受の予圧装置
は、軸受の軸方向側方に隣接して設けられた圧電アクチ
ュエータを備え、該圧電アクチュエータは、その一方の
軸方向側部に、前記軸受の外輪の軸方向側部に当接する
一対の第一突子を備えるとともに、その他方の軸方向側
部に、前記第一突子と円周方向へ交互に配列された一対
の第二突子を備え、これにより、前記圧電アクチュエー
タが、前記突子を支点として揺動可能に配設されている
ことを特徴とする。
(Means for Solving the Problems) To achieve the above object, a bearing preloading device of the present invention includes a piezoelectric actuator provided adjacent to an axial side of the bearing, and the piezoelectric actuator has On one axial side, a pair of first protrusions are provided to abut against the axial side of the outer race of the bearing, and on the other axial side, the first protrusion and the circumferentially alternate And a pair of second protrusions arranged in the piezoelectric actuator, whereby the piezoelectric actuator is swingably disposed about the protrusions as a fulcrum.

前記圧電アクチュエータの具体的な構造は、環状本体
と、該環状本体に設けられた一対の圧電素子とからな
り、該圧電素子は、前記環状本体の一方の軸方向側部に
おいて、環状本体の一直径線上に配置されて、その先端
部が前記第一突子とされ、前記環状本体の他方の軸方向
側部に第二突子が設けられ、該第二突子は、前記圧電素
子が配置された一直径線に直交する一直径線上に配置さ
れている。また、前記軸受の内輪が軸部に固定されると
ともに、外輪がハウジング部に対して軸方向へ移動可能
とされ、該外輪の軸方向側部に、前記圧電素子の第一突
子が当接されている。一方、前記ハウジング部の固定部
分に、歪ゲージを備える筒体が支持され、該筒体の軸方
向側部に、前記第二突子が当接されている。
A specific structure of the piezoelectric actuator includes an annular main body and a pair of piezoelectric elements provided on the annular main body. The piezoelectric element is provided on one side of the annular main body in the axial direction. Disposed on the diameter line, the tip is the first protrusion, a second protrusion is provided on the other axial side of the annular body, and the second protrusion is provided with the piezoelectric element. Are arranged on one diameter line orthogonal to the one diameter line. Also, the inner ring of the bearing is fixed to the shaft portion, and the outer ring is movable in the axial direction with respect to the housing portion, and the first protrusion of the piezoelectric element abuts on the axial side portion of the outer ring. Have been. On the other hand, a cylinder having a strain gauge is supported on a fixed portion of the housing, and the second protrusion is in contact with an axial side of the cylinder.

(作用) 圧電アクチュエータは、第一突子および第二突子を支
点としたシーソー運動を行うため、一対の圧電素子相互
の寸法差や変位量差の釣合いが有効に保たれる。
(Operation) Since the piezoelectric actuator performs the seesaw motion with the first and second protrusions as fulcrums, the dimensional difference and the displacement amount difference between the pair of piezoelectric elements are effectively balanced.

また、圧電アクチュエータの第一突子が押圧する外輪
が、ハウジング部に対して軸方向へ移動可能とされてい
ることにより、圧電素子の軸方向変位が、確実かつ円滑
に上記外輪に伝達されて、高精度な予圧制御が行われ
る。
Further, since the outer ring pressed by the first protrusion of the piezoelectric actuator is movable in the axial direction with respect to the housing portion, the axial displacement of the piezoelectric element is reliably and smoothly transmitted to the outer ring. , High-precision preload control is performed.

(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明に係る軸受の予圧装置を備えた工作機械の主軸
部を第1図に示し、該主軸部は具体的にはフライス盤の
ものであって、主軸1は、前後一対の複列アンギュラ玉
軸受2,3を介して、主軸ケース4の支持穴5内に回転可
能に軸承されている。該主軸1の先端部1aはテーパ状の
刃具取付穴とされ、この刃具取付穴1aに、図示しないフ
ェイスミル等の刃具が着脱可能に取り付けられる構造と
されている。また、主軸1の後端部1bは、上記主軸ケー
ス4の後方へ突出されており、ここにベルト車6が固定
的に取り付けられている。図示しないが、該ベルト車6
は、伝導ベルトを介して、駆動源である駆動モータに連
係されている。そして、上記一対の軸受2,3間に、後側
の軸受3に予圧を与える予圧装置7が設置されている。
FIG. 1 shows a main shaft portion of a machine tool provided with a bearing preloading device according to the present invention. The main shaft portion is specifically a milling machine, and a main shaft 1 is a pair of front and rear double-row angular ball bearings. It is rotatably supported in the support hole 5 of the main shaft case 4 via 2 and 3. The tip 1a of the main shaft 1 is a tapered cutting tool mounting hole, and a cutting tool such as a face mill (not shown) is detachably mounted in the cutting tool mounting hole 1a. A rear end portion 1b of the main shaft 1 projects rearward of the main shaft case 4, and a belt wheel 6 is fixedly attached thereto. Although not shown, the belt wheel 6
Are linked to a drive motor, which is a drive source, via a conduction belt. A preloading device 7 for applying a preload to the rear bearing 3 is provided between the pair of bearings 2 and 3.

前側の軸受2は、内輪2a,2aが主軸1の外周面に固定
されるとともに、外輪2b,2bが主軸ケース4の支持穴5
の前端部5aに固定され、これら内外輪間に多数の鋼球2
c,2c…が転動可能に装填されている。8は上記外輪2b,2
bを固定するための固定部材である。
The front bearing 2 has an inner ring 2 a, 2 a fixed to the outer peripheral surface of the spindle 1, and an outer ring 2 b, 2 b
Is fixed to the front end 5a of the
c, 2c ... are loaded so as to be able to roll. 8 is the outer ring 2b, 2
It is a fixing member for fixing b.

一方、後側の軸受3は、内輪3a,3aが主軸1の外周面
に固定されるとともに、外輪3b,3bが軸受ケース9に固
定されており、これら内外輪間に多数の鋼球3c,3c…が
転動可能に装填されている。なお、上記軸受ケース9は
後述するように、主軸ケース4の支持穴5の後端部5b
に、軸方向へ移動可能に収納されている。前後軸受2,3
の内輪2a,3a間には間座10,11が介装されており、間座10
の外周面と上記主軸ケース4の支持穴5の中間部5cとの
間には、上記予圧装置7が介装されている。12は上記内
輪3a,3aを固定するための固定部材である。
On the other hand, in the rear bearing 3, the inner rings 3a, 3a are fixed to the outer peripheral surface of the main shaft 1, and the outer rings 3b, 3b are fixed to the bearing case 9, and a number of steel balls 3c, 3c, 3c… is loaded so that it can roll. The bearing case 9 has a rear end 5b of the support hole 5 of the spindle case 4 as described later.
Are accommodated so as to be movable in the axial direction. Front and rear bearings 2,3
Spacings 10, 11 are interposed between the inner rings 2a, 3a of the
The preload device 7 is interposed between the outer peripheral surface of the main shaft case 4 and an intermediate portion 5c of the support hole 5 of the spindle case 4. Reference numeral 12 denotes a fixing member for fixing the inner rings 3a, 3a.

上記軸受ケース9は、軸受3の外輪3b,3bを主軸ケー
ス4に対し軸方向へ移動可能に保持するためのもので、
その外周面9aの前後両端部に、環状溝13,13が円周方向
へ全周にわたり平行して設けられるとともに、これら環
状溝13,13内に、多数の鋼球14,14…が装填されている。
そして、これら鋼球14,14…が、上記環状溝13と主軸ケ
ース4の支持穴5の後端部5bとの間で転動可能とされ
て、これにより、上記軸受ケース9つまり外輪3b,3b
は、主軸ケース4に対して、軸方向へ移動可能に支承さ
れている。すなわち、外輪3b,3bは、主軸ケース4の当
り端面4cと、該主軸ケース4に取り付けられた固定部材
30との間に設定された間隔の範囲内で、軸方向へ移動可
能とされている。
The bearing case 9 is for holding the outer races 3b, 3b of the bearing 3 movably in the axial direction with respect to the main shaft case 4.
At the front and rear ends of the outer peripheral surface 9a, annular grooves 13, 13 are provided in parallel in the circumferential direction over the entire circumference, and a number of steel balls 14, 14,. ing.
Are rollable between the annular groove 13 and the rear end 5b of the support hole 5 of the spindle case 4, whereby the bearing case 9, that is, the outer ring 3b, 3b
Is supported movably in the axial direction with respect to the spindle case 4. That is, the outer races 3b, 3b are provided with a contact end face 4c of the spindle case 4 and a fixing member attached to the spindle case 4.
It can be moved in the axial direction within the range of the interval set between 30 and.

予圧装置7は、圧電アクチュエータ15と、これを作動
制御する制御装置(図示省略)とを主要部として備えて
なり、圧電アクチュエータ15は、後側の軸受3の前側
(軸方向側方)に隣接するとともに、歪ゲージ31を備え
た筒体16と一体的に設けられている。
The preloading device 7 mainly includes a piezoelectric actuator 15 and a control device (not shown) for controlling the operation thereof. The piezoelectric actuator 15 is adjacent to the front side (axial side) of the rear bearing 3. In addition, it is provided integrally with the cylinder 16 having the strain gauge 31.

圧電アクチュエータ15は、第2図および第3図に示す
ように、環状本体17と、これに設けられた一対の圧電素
子18,18とを備えてなる。
As shown in FIGS. 2 and 3, the piezoelectric actuator 15 includes an annular main body 17 and a pair of piezoelectric elements 18 provided on the main body.

上記環状本体17は、上記支持穴5の中間部5cと間座10
との間に納まる程度の内外径寸法を有する円筒状のもの
で、その前側面17aの外周部には係合段部17bが全周にわ
たって設けられている。また、前側面17aの一直径線上
には、一対の第2突子17d,17dが突設されており、これ
ら突子は、その先端部が先細のくさび形状とされて、後
述する第1突子18a,18aと協働するようにされている。
The annular body 17 is provided between the intermediate portion 5 c of the support hole 5 and the spacer 10.
And a cylindrical shape having an inner and outer diameter dimension that can be accommodated between them, and an engaging step portion 17b is provided on the entire outer periphery of the front side surface 17a. Further, a pair of second protrusions 17d, 17d are provided on one diameter line of the front side surface 17a so as to project from the front surface 17a. It is adapted to cooperate with children 18a, 18a.

上記圧電素子18は、リード線19を介して上記制御装置
に連結されており、予め設定された予圧値に対応した印
加電圧により、あるいは、主軸1の回転数や軸方向変位
または軸受2,3の温度の変化などの運転時の諸条件に対
応した印加電圧により、軸方向へ所定量変位するように
構成されている。また、これら一対の圧電素子18,18
は、上記環状本体17の後側面17cにおいて、第2図に示
すように、上記第二突子17d,17dを結ぶ直径線に対して
直交する直径線上に配置されている。該圧電素子18の先
端部18aは先細のくさび形状とされて、上記第二突子17
d,17dと協働する第一突子とされている。
The piezoelectric element 18 is connected to the control device via a lead wire 19, and is applied by an applied voltage corresponding to a preset preload value, or by the rotation speed and axial displacement of the main shaft 1 or the bearings 2, 3 It is configured to be displaced in the axial direction by a predetermined amount by an applied voltage corresponding to various operating conditions such as a change in temperature of the motor. Further, the pair of piezoelectric elements 18, 18
As shown in FIG. 2, the rear surface 17c of the annular main body 17 is disposed on a diameter line orthogonal to a diameter line connecting the second protrusions 17d. The tip 18a of the piezoelectric element 18 has a tapered wedge shape.
It is considered to be the first projectile that cooperates with d and 17d.

すなわち、これら第一突子18a,18aが上記軸受ケース
9と一体とされた間座21の前側面21aに当接し、一方、
上記第二突子17d,17dが筒体16の後側面16aに当接されて
おり、これにより、圧電アクチュエータ15が、これら突
子を支点として揺動するようにされている。この圧電ア
クチュエータ15のいわゆるシーソー運動により、上記圧
電素子18,18個々の寸法差や変位量差の釣合いが保たれ
る。
That is, these first projections 18a, 18a abut on the front side surface 21a of the spacer 21 integrated with the bearing case 9;
The second protrusions 17d, 17d are in contact with the rear side surface 16a of the tubular body 16, whereby the piezoelectric actuator 15 swings around these protrusions. Due to the so-called seesaw movement of the piezoelectric actuator 15, the dimensional difference and the displacement amount difference between the piezoelectric elements 18, 18 are kept in balance.

また、上記環状本体17は、その後側面17cに変位セン
サ22も備えている。該変位センサ22は、上記間座21の前
側面21aに対向して、この間の距離を常時検出し、この
検出結果が上記制御装置に送られて、これにより、主軸
1の軸方向変位が間接的に測定されるようにされてい
る。
The annular main body 17 also includes a displacement sensor 22 on the rear side surface 17c. The displacement sensor 22 faces the front side surface 21a of the spacer 21 and constantly detects the distance therebetween, and the detection result is sent to the control device, whereby the axial displacement of the spindle 1 is indirectly controlled. Is to be measured.

上記歪ゲージ31は、圧電アクチュエータ15の軸方向変
位量を検出して、これを上記制御装置にフィードバック
するもので、筒体16の外周に設けられるとともに、リー
ド線20を介してこの制御装置と連結されている。上記筒
体16は、上記圧電アクチュエータ15と同心状の円筒形状
で、その後側面16aの外周部に係合突部16bが全周にわた
って設けられており、この係合突部16bは、上記圧電ア
クチュエータ15の係合段部17bに係合するようにされて
いる。一方、筒体16の前側面16cは、主軸ケース4の固
定部分つまり支持穴5の前端部5aと中間部5cとの境界段
部5dに当接されている。
The strain gauge 31 detects an axial displacement amount of the piezoelectric actuator 15 and feeds it back to the control device.The strain gauge 31 is provided on the outer periphery of the cylinder 16 and is connected to the control device via the lead wire 20. Are linked. The cylindrical body 16 has a cylindrical shape concentric with the piezoelectric actuator 15, and an engaging projection 16 b is provided on an outer peripheral portion of a rear side surface 16 a over the entire circumference, and the engaging projection 16 b is It is designed to engage with 15 engagement steps 17b. On the other hand, the front side surface 16c of the cylindrical body 16 is in contact with a fixed portion of the main shaft case 4, that is, a boundary step 5d between the front end portion 5a of the support hole 5 and the intermediate portion 5c.

しかして、以上のように構成された予圧装置7におい
て、まず初期の段階では、予め設定された予圧値に応じ
た電圧が圧電アクチュエータ15の圧電素子18,18に印加
される。すると、これら圧電素子が軸方向へ膨張して、
軸受ケース9と一体となった軸受3の外輪3b,3bに適正
な初期予圧を与える。一方、運転中においては、主軸1
の回転数や軸方向変位または軸受2,3の温度の変化など
の諸条件に応じた印加電圧により、上記軸受3の予圧の
修正が適宜行われる。
In the preloading device 7 configured as described above, a voltage corresponding to a preset preload value is applied to the piezoelectric elements 18 of the piezoelectric actuator 15 in the initial stage. Then, these piezoelectric elements expand in the axial direction,
Appropriate initial preload is applied to the outer rings 3b, 3b of the bearing 3 integrated with the bearing case 9. On the other hand, during operation, the spindle 1
Correction of the preload of the bearing 3 is appropriately performed by an applied voltage according to various conditions such as the rotation speed, axial displacement, or change in the temperature of the bearings 2 and 3.

この場合、上記軸受3の外輪3b,3bは軸受ケース9と
共に、主軸ケース4に対して軸方向へ移動可能とされて
いるから、上記圧電素子18,18の軸方向変位が、確実か
つ円滑に上記外輪3b,3bに伝達されて、高精度な予圧設
定が行われる。
In this case, the outer races 3b of the bearing 3 can move in the axial direction with respect to the main shaft case 4 together with the bearing case 9, so that the axial displacement of the piezoelectric elements 18 can be surely and smoothly. The preload is transmitted to the outer races 3b, 3b, and highly accurate preload setting is performed.

また、圧電素子18,18には、その製作精度に起因し
て、相互に寸法差や膨張率等の特性値差などが存在する
場合もありうるが、これらの差は、突子18a,17d…を支
点とした圧電アクチュエータ15のシーソー運動により適
宜補正されて、予圧設定への悪影響が有効に防止され
る。
In addition, the piezoelectric elements 18 may have a characteristic value difference such as a dimensional difference and an expansion coefficient due to the manufacturing accuracy thereof.These differences are caused by the protrusions 18a and 17d. Are corrected as appropriate by the seesaw motion of the piezoelectric actuator 15 with the fulcrum as a fulcrum, so that adverse effects on the preload setting are effectively prevented.

(発明の効果) 以上詳述したように、本発明によれば、以下に列挙す
るような種々のすぐれた効果が得られる。
(Effects of the Invention) As described in detail above, according to the present invention, various excellent effects listed below can be obtained.

(1) 軸受の軸方向側方に隣接して設けられた圧電ア
クチュエータは、その一方の軸方向側部に、上記軸受の
外輪の軸方向側部に当接する一対の第一突子を備えると
ともに、その他方の軸方向側部に、第一突子と円周方向
へ交互に配列された一対の第二突子を備えてなり、これ
により、圧電アクチュエータが、上記突子を支点として
揺動可能に配設されているから、均一で高精度な予圧制
御が可能となる。
(1) The piezoelectric actuator provided adjacent to the bearing in the axial direction has, on one axial side thereof, a pair of first protrusions which abut on the axial side of the outer race of the bearing. The other axial side portion is provided with a first protrusion and a pair of second protrusions alternately arranged in the circumferential direction, whereby the piezoelectric actuator swings around the protrusion as a fulcrum. Since it is provided as possible, uniform and high-precision preload control becomes possible.

すなわち、圧電アクチュエータは、上記第一突子およ
び第二突子を支点としたシーソー運動を行うことによ
り、一対の圧電素子相互の寸法差や変位量差が存在して
いても、これらの差が適宜補正されて、両者の釣合いが
有効に保たれる。この結果、軸受外輪に均等な軸方向変
位を与えて、均一で高精度な予圧制御が可能となる。
In other words, the piezoelectric actuator performs a seesaw motion with the first and second protrusions as fulcrums, so that even if there is a dimensional difference or a displacement amount difference between the pair of piezoelectric elements, these differences are reduced. Correction is appropriately made, and the balance between the two is kept effective. As a result, uniform axial displacement is given to the bearing outer ring, and uniform and high-precision preload control can be performed.

(2) また、圧電アクチュエータの第一突子が押圧す
る軸受の外輪が、ハウジング部に対して軸方向へ移動可
能とされているので、圧電素子の軸方向変位が、確実か
つ円滑に上記外輪に伝達されることとなり、上記シーソ
ー運動との相乗効果により、きわめて高精度な予圧制御
が実現する。
(2) Further, since the outer ring of the bearing pressed by the first protrusion of the piezoelectric actuator is movable in the axial direction with respect to the housing portion, the axial displacement of the piezoelectric element can be surely and smoothly performed. And the synergistic effect with the seesaw motion realizes extremely high-precision preload control.

(3) しかも、このような構成とすることにより、軸
受が取り付けられるハウジングや主軸の熱膨張等の影響
を、軸受が直接的に受けることがなく、圧電素子の制御
にあたってこれらの外因を考慮した複雑な制御方法は不
要となる。
(3) In addition, by adopting such a configuration, the bearing is not directly affected by the thermal expansion of the housing or the main shaft to which the bearing is attached, and these external factors are taken into account in controlling the piezoelectric element. No complicated control method is required.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明に係る一実施例である軸受の予圧装置を
備えた工作機械の主軸部を一部断面で示す側面図、第2
図は同予圧装置の圧電アクチュエータを示す正面図、第
3図は第2図におけるIII−III線に沿った同圧電アクチ
ュエータの断面図である。 1……主軸(軸部)、3……複列アンギュラ玉軸受、3a
……内輪、3b……外輪、3c……鋼球(転動体)、4……
主軸ケース(ハウジング部)、5……支持穴、7……予
圧装置、9……軸受ケース、15……圧電アクチュエー
タ、15d……境界段部(ハウジング部の固定部分)、16
……歪ゲージ、16a……後側面(軸方向側部)、17……
環状本体、17a……前側側面(軸方向側部)、17c……後
側側面(軸方向側部)、17d……第二突子、18……圧電
素子、18a……先端部(第一突子)、21……間座(外輪
の軸方向側部)
FIG. 1 is a side view partially showing a main shaft portion of a machine tool provided with a bearing preload device according to an embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a front view showing a piezoelectric actuator of the preloading device, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the piezoelectric actuator taken along line III-III in FIG. 1 ... Main shaft (shaft), 3 ... Double row angular contact ball bearing, 3a
…… Inner ring, 3b …… Outer ring, 3c …… Steel ball (rolling element), 4…
Main shaft case (housing part), 5: Support hole, 7: Preload device, 9: Bearing case, 15: Piezoelectric actuator, 15d: Boundary step (fixed part of housing part), 16
…… Strain gauge, 16a …… Back side (axial side), 17 ……
Annular body, 17a Front side (axial side), 17c Rear side (axial side), 17d Second protrusion, 18 Piezoelectric element, 18a Front end (first Projection), 21 ... Spacing (axial side of outer ring)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】軸受の軸方向側方に隣接して設けられた圧
電アクチュエータを備え、 該圧電アクチュエータは、その一方の軸方向側部に、前
記軸受の外輪の軸方向側部に当接する一対の第一突子を
備えるとともに、その他方の軸方向側部に、前記第一突
子と円周方向へ交互に配列された一対の第二突子を備
え、 これにより、前記圧電アクチュエータが、前記突子を支
点として揺動可能に配設されていることを特徴とする軸
受の予圧装置。
The present invention further comprises a piezoelectric actuator provided adjacent to an axial side of a bearing, wherein the piezoelectric actuator has a pair of abutting one axial side and an axial side of an outer ring of the bearing. And a pair of second protrusions alternately arranged in the circumferential direction on the other axial side portion, whereby the piezoelectric actuator has A preloading device for a bearing, wherein the preloading device is provided so as to be swingable with the protrusion as a fulcrum.
【請求項2】前記圧電アクチュエータは、環状本体と、
該環状本体に設けられた一対の圧電素子とからなり、 該圧電素子は、前記環状本体の一方の軸方向側部におい
て、環状本体の一直径線上に配置されて、その先端部が
前記第一突子とされ、 前記環状本体の他方の軸方向側部に第二突子が設けら
れ、該第二突子は、前記圧電素子が配置された一直径線
に直交する一直径線上に配置されている 請求項第1項記載の軸受の予圧装置。
2. The piezoelectric actuator according to claim 1, further comprising: an annular body;
A pair of piezoelectric elements provided on the annular main body, wherein the piezoelectric element is disposed on one diameter line of the annular main body at one axial side of the annular main body, and a tip end of the piezoelectric element is the first piezoelectric element. A second protrusion is provided on the other axial side of the annular main body, and the second protrusion is arranged on a diameter line orthogonal to the diameter line on which the piezoelectric element is arranged. The bearing preloading device according to claim 1.
【請求項3】前記軸受の内輪が軸部に固定されるととも
に、外輪がハウジング部に対して軸方向へ移動可能とさ
れ、 該外輪の軸方向側部に、前記圧電素子の第一突子が当接
されている請求項第2項記載の軸受の予圧装置。
3. An inner ring of the bearing is fixed to a shaft portion, and an outer ring is movable in an axial direction with respect to a housing portion. A first protrusion of the piezoelectric element is provided on an axial side portion of the outer ring. 3. The preloading device for a bearing according to claim 2, wherein
【請求項4】前記ハウジング部の固定部分に、歪ゲージ
を備える筒体が支持され、 該筒体の軸方向側部に、前記第二突子が当接されている
請求項第3項記載の軸受の予圧装置。
4. A cylinder provided with a strain gauge is supported on a fixed portion of the housing, and the second protrusion is in contact with an axial side of the cylinder. Bearing preload device.
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