JP3008860B2 - ころがり軸受の外輪加圧リング並びに主軸装置及びころがり軸受の予圧制御方法 - Google Patents
ころがり軸受の外輪加圧リング並びに主軸装置及びころがり軸受の予圧制御方法Info
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- JP3008860B2 JP3008860B2 JP8264875A JP26487596A JP3008860B2 JP 3008860 B2 JP3008860 B2 JP 3008860B2 JP 8264875 A JP8264875 A JP 8264875A JP 26487596 A JP26487596 A JP 26487596A JP 3008860 B2 JP3008860 B2 JP 3008860B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アンギュラ玉軸受
等のころがり軸受の外輪をその中心方向に加圧する外輪
加圧リング並びに該外輪加圧リングを用いた工作機械の
主軸装置及びころがり軸受の予圧を制御する予圧制御方
法に関する。
等のころがり軸受の外輪をその中心方向に加圧する外輪
加圧リング並びに該外輪加圧リングを用いた工作機械の
主軸装置及びころがり軸受の予圧を制御する予圧制御方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】外筒にころがり軸受で支持された主軸が
高速回転すると、ころがり軸受の転動体と内外輪間の摩
擦熱や潤滑油の撹拌熱による熱膨張、或いはころがり軸
受の転動体と内輪の遠心力による膨らみ等でころがり軸
受の予圧が上昇し、著しい場合は焼付きをおこす。な
お、単に高速回転での焼付きを防ぐためには、ころがり
軸受の予圧を小さくしておけばよい訳であるが、そのよ
うにすると、低速回転で主軸の剛性が低くなって別の面
に支障がでるので、予圧を単純に小さくすることはでき
ない。
高速回転すると、ころがり軸受の転動体と内外輪間の摩
擦熱や潤滑油の撹拌熱による熱膨張、或いはころがり軸
受の転動体と内輪の遠心力による膨らみ等でころがり軸
受の予圧が上昇し、著しい場合は焼付きをおこす。な
お、単に高速回転での焼付きを防ぐためには、ころがり
軸受の予圧を小さくしておけばよい訳であるが、そのよ
うにすると、低速回転で主軸の剛性が低くなって別の面
に支障がでるので、予圧を単純に小さくすることはでき
ない。
【０００３】そこで、上記の不具合を解消するために、
次のような予圧制御装置が提案されている。
次のような予圧制御装置が提案されている。
【０００４】その一つの提案装置は、ころがり軸受の外
輪を主軸の軸方向に押圧する軸受箱と、この軸受箱を軸
方向に押圧する中間リング、及び上記軸受箱と中間リン
グの移動量を制限する調整部材を外筒内に組み込み、軸
受箱と中間リングを圧力油で主軸軸方向に移動させるこ
とにより、ころがり軸受の予圧を制御する構造となって
いる（特開平２−２７９２０３号公報）。
輪を主軸の軸方向に押圧する軸受箱と、この軸受箱を軸
方向に押圧する中間リング、及び上記軸受箱と中間リン
グの移動量を制限する調整部材を外筒内に組み込み、軸
受箱と中間リングを圧力油で主軸軸方向に移動させるこ
とにより、ころがり軸受の予圧を制御する構造となって
いる（特開平２−２７９２０３号公報）。
【０００５】また他の装置は、主軸ハウジング（外筒）
と、複数のすべてのころがり軸受の外輪及び間座との間
に１個の凹状等厚の薄肉リング形状部材を設けて該薄肉
リング形状部材と外筒とで圧力室を作り、該圧力室に圧
力流体を供給して薄肉リング形状部材を径方向に弾性変
形させて、薄肉リング形状部材と外輪との嵌合隙間を調
節することにより、ころがり軸受の予圧を制御する構造
となっている（特開平５−１３８４０８号公報）。
と、複数のすべてのころがり軸受の外輪及び間座との間
に１個の凹状等厚の薄肉リング形状部材を設けて該薄肉
リング形状部材と外筒とで圧力室を作り、該圧力室に圧
力流体を供給して薄肉リング形状部材を径方向に弾性変
形させて、薄肉リング形状部材と外輪との嵌合隙間を調
節することにより、ころがり軸受の予圧を制御する構造
となっている（特開平５−１３８４０８号公報）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記前者の装置は、回
転速度を上げた場合に、熱膨張や遠心力による外輪の拡
径を外筒で強力に抑制したまま、外輪の軸方向の押圧力
を小さくするだけであるから、外輪と転動体間の面圧が
上昇しやすく、また外輪の押圧力を小さくし過ぎると転
動体の運動が不規則となって逆に発熱しやすくなる。し
たがって、安定した高速回転が得にくいという問題点が
ある。また、構造が複雑で、高精度な部品を必要とする
ので、コスト高につく。
転速度を上げた場合に、熱膨張や遠心力による外輪の拡
径を外筒で強力に抑制したまま、外輪の軸方向の押圧力
を小さくするだけであるから、外輪と転動体間の面圧が
上昇しやすく、また外輪の押圧力を小さくし過ぎると転
動体の運動が不規則となって逆に発熱しやすくなる。し
たがって、安定した高速回転が得にくいという問題点が
ある。また、構造が複雑で、高精度な部品を必要とする
ので、コスト高につく。
【０００７】また、後者の装置は、薄肉リング形状部材
の外筒に対する支持部から軸方向に離れた位置の胴部に
外輪を配置することになるので、主軸の端部に切削力等
により半径方向の力が作用したとき、支持部を回転中心
とする大きなモーメント荷重が、薄肉リング形状部材の
上記胴部に作用することになり、曲げ応力を生じるよう
な作用力に対しては弱い薄肉リング形状部材は大きな変
形を生じる。すなわち、主軸の半径方向の剛性が低いと
いう問題がある。なお、加圧室に油圧を作用させても圧
力勾配は生じないので主軸の変形を元の位置に戻そうと
する力は作用しないため、主軸の半径方向の剛性の低さ
を補うことはない。
の外筒に対する支持部から軸方向に離れた位置の胴部に
外輪を配置することになるので、主軸の端部に切削力等
により半径方向の力が作用したとき、支持部を回転中心
とする大きなモーメント荷重が、薄肉リング形状部材の
上記胴部に作用することになり、曲げ応力を生じるよう
な作用力に対しては弱い薄肉リング形状部材は大きな変
形を生じる。すなわち、主軸の半径方向の剛性が低いと
いう問題がある。なお、加圧室に油圧を作用させても圧
力勾配は生じないので主軸の変形を元の位置に戻そうと
する力は作用しないため、主軸の半径方向の剛性の低さ
を補うことはない。
【０００８】本発明の１つの目的は、ころがり軸受の外
輪を効率よく的確に加圧することができるころがり軸受
の外輪加圧リングを提供することを目的とする。
輪を効率よく的確に加圧することができるころがり軸受
の外輪加圧リングを提供することを目的とする。
【０００９】本発明の他の目的は、ころがり軸受の予圧
を精度よく制御することができる主軸装置を提供するこ
とである。
を精度よく制御することができる主軸装置を提供するこ
とである。
【００１０】また本発明の更に他の目的は、ころがり軸
受の予圧を制御することができる構造が簡単な主軸装置
を提供することである。
受の予圧を制御することができる構造が簡単な主軸装置
を提供することである。
【００１１】更に、本発明の別の目的は、ころがり軸受
の予圧を主軸の回転速度に対応して制御し、低速回転時
における主軸剛性の低下と、高速回転時における予圧過
大とを防止することができるころがり軸受の予圧制御方
法を提供することである。
の予圧を主軸の回転速度に対応して制御し、低速回転時
における主軸剛性の低下と、高速回転時における予圧過
大とを防止することができるころがり軸受の予圧制御方
法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の少なくとも１つの
目的を達成するために、本発明に係るころがり軸受の外
輪加圧リングは、厚肉の加圧胴の両側部に、フランジ
を、薄肉の可撓部を介して連設した構成とした。加圧胴
と可撓部及びフランジによって溝を形成した構成とする
ことができる。可撓部のフランジとの接続側に傾斜部を
設けることが好ましい。
目的を達成するために、本発明に係るころがり軸受の外
輪加圧リングは、厚肉の加圧胴の両側部に、フランジ
を、薄肉の可撓部を介して連設した構成とした。加圧胴
と可撓部及びフランジによって溝を形成した構成とする
ことができる。可撓部のフランジとの接続側に傾斜部を
設けることが好ましい。
【００１３】また本発明に係る主軸装置は、主軸が外筒
にころがり軸受で回転自在に支持された主軸装置におい
て、加圧胴の両側部にフランジが連設されてなる外輪加
圧リングを、外筒ところがり軸受の外輪との間に嵌挿
し、上記外輪加圧リングに、該外輪加圧リングを主軸の
軸方向に押圧する押圧手段を付設した構成とした。他の
主軸装置は、主軸が外筒にころがり軸受で回転自在に支
持された主軸装置において、上記の構成とされた外輪加
圧リングを、外筒ところがり軸受の外輪との間に嵌装
し、上記外輪加圧リングに、該外輪加圧リングを主軸の
軸方向に押圧する押圧手段を付設した構成とした。
にころがり軸受で回転自在に支持された主軸装置におい
て、加圧胴の両側部にフランジが連設されてなる外輪加
圧リングを、外筒ところがり軸受の外輪との間に嵌挿
し、上記外輪加圧リングに、該外輪加圧リングを主軸の
軸方向に押圧する押圧手段を付設した構成とした。他の
主軸装置は、主軸が外筒にころがり軸受で回転自在に支
持された主軸装置において、上記の構成とされた外輪加
圧リングを、外筒ところがり軸受の外輪との間に嵌装
し、上記外輪加圧リングに、該外輪加圧リングを主軸の
軸方向に押圧する押圧手段を付設した構成とした。
【００１４】押圧手段を、外筒内に嵌挿され加圧流体に
より主軸の軸方向に動かされて外輪加圧リングを押圧す
る押圧リングとすることができる。
より主軸の軸方向に動かされて外輪加圧リングを押圧す
る押圧リングとすることができる。
【００１５】また、本発明に係るころがり軸受の予圧制
御方法は、上記構成の主軸装置において、外輪加圧リン
グを押圧手段により主軸の回転速度に対応して主軸の軸
方向に押圧することにより、加圧胴の径を変化させて加
圧胴でころがり軸受の外輪をその中心方向に加圧し、こ
ろがり軸受の予圧を制御する構成とした。
御方法は、上記構成の主軸装置において、外輪加圧リン
グを押圧手段により主軸の回転速度に対応して主軸の軸
方向に押圧することにより、加圧胴の径を変化させて加
圧胴でころがり軸受の外輪をその中心方向に加圧し、こ
ろがり軸受の予圧を制御する構成とした。
【００１６】
【発明の実施の形態】発明の実施の形態を実施例に基づ
き図面を参照して説明する。添付図面は本発明に係るこ
ろがり軸受の外輪加圧リング及び主軸装置の一実施例を
示す。外輪加圧リング１は鋼製で円筒状とされており、
厚肉の加圧胴１ａの両側部に、薄肉の可撓部１ｂを介し
てフランジ１ｃを連設し、フランジ１ｃの外周側の側面
に受圧面１ｄを形成して成る。上記薄肉の可撓部１ｂ
は、フランジ１ｃとの接続側に、フランジ１ｃの自由端
側に傾斜させた傾斜部１ｆが設けられている。
き図面を参照して説明する。添付図面は本発明に係るこ
ろがり軸受の外輪加圧リング及び主軸装置の一実施例を
示す。外輪加圧リング１は鋼製で円筒状とされており、
厚肉の加圧胴１ａの両側部に、薄肉の可撓部１ｂを介し
てフランジ１ｃを連設し、フランジ１ｃの外周側の側面
に受圧面１ｄを形成して成る。上記薄肉の可撓部１ｂ
は、フランジ１ｃとの接続側に、フランジ１ｃの自由端
側に傾斜させた傾斜部１ｆが設けられている。
【００１７】加圧胴１ａはころがり軸受５の外輪６をそ
の中心方向に加圧するものであり、外周側に厚くされて
いる。可撓部１ｂは外広り状に傾斜して設けられている
ので、フランジ１ｃ，１ｃの間隔が狭ばまるように受圧
面１ｄを押圧すると、図２の実線のように変形して、加
圧胴１ａが、その断面形状をほとんど変形させずに、真
円度・円筒度さらにリング外径に対する同軸度を保っ
て、その内径を受圧面１ｄの押圧力に対し比例的に縮小
するようになっている。
の中心方向に加圧するものであり、外周側に厚くされて
いる。可撓部１ｂは外広り状に傾斜して設けられている
ので、フランジ１ｃ，１ｃの間隔が狭ばまるように受圧
面１ｄを押圧すると、図２の実線のように変形して、加
圧胴１ａが、その断面形状をほとんど変形させずに、真
円度・円筒度さらにリング外径に対する同軸度を保っ
て、その内径を受圧面１ｄの押圧力に対し比例的に縮小
するようになっている。
【００１８】加圧胴１ａと可撓部１ｂ及びフランジ１ｃ
は溝１ｅを形成している。外輪加圧リング１は、その軸
方向の中央点を通り中心線に直交する面に対して対称で
ある。
は溝１ｅを形成している。外輪加圧リング１は、その軸
方向の中央点を通り中心線に直交する面に対して対称で
ある。
【００１９】上記の構成とされた外輪加圧リング１は、
主として工作機械の主軸装置に組み込まれ、ころがり軸
受５の予圧制御に使用される。
主として工作機械の主軸装置に組み込まれ、ころがり軸
受５の予圧制御に使用される。
【００２０】主軸装置は、主軸１０を外筒（ベアリング
ハウジング）１２にころがり軸受５で回転自在に支持し
て成る。ころがり軸受５は、外輪６と内輪７の間に複数
個の転動体（鋼球）８を嵌めこんだアンギュラ玉軸受で
あり、主軸１０の前端部と後端部（図３で左右）に間隔
をあけて配置された各一対、計４個で主軸１０を支持し
ている。互いに隣接する各一対のころがり軸受５，５の
外輪６，６の間には第１の外輪間座１３が、また内輪
７，７の間には第１の内輪間座１７がそれぞれ設けられ
ている。また主軸１０の前端側と後端側に配置されたア
ンギュラ玉軸受５，５の間には、外輪６，６側に第３の
外輪間座１５を中間に介在させた一対の第２の間座１４
が、またこれらの内輪７，７側に第２の内輪間座１８が
それぞれ設けられている。そして、外輪６は、上記各外
輪間座１３，１４，１５を介して、外筒１２の前端に固
定されたリング状の外輪押え２０によって外筒１２の段
部１２ａに、また内輪７は、上記各内輪間座１７，１８
を介して、主軸１０の前端部に固定されたリング状の内
輪押え２１によって主軸１０の段部１０ａにそれぞれ所
定の締付力で押し付けられている。なお、上記した主軸
装置の基本的な構成は周知である。
ハウジング）１２にころがり軸受５で回転自在に支持し
て成る。ころがり軸受５は、外輪６と内輪７の間に複数
個の転動体（鋼球）８を嵌めこんだアンギュラ玉軸受で
あり、主軸１０の前端部と後端部（図３で左右）に間隔
をあけて配置された各一対、計４個で主軸１０を支持し
ている。互いに隣接する各一対のころがり軸受５，５の
外輪６，６の間には第１の外輪間座１３が、また内輪
７，７の間には第１の内輪間座１７がそれぞれ設けられ
ている。また主軸１０の前端側と後端側に配置されたア
ンギュラ玉軸受５，５の間には、外輪６，６側に第３の
外輪間座１５を中間に介在させた一対の第２の間座１４
が、またこれらの内輪７，７側に第２の内輪間座１８が
それぞれ設けられている。そして、外輪６は、上記各外
輪間座１３，１４，１５を介して、外筒１２の前端に固
定されたリング状の外輪押え２０によって外筒１２の段
部１２ａに、また内輪７は、上記各内輪間座１７，１８
を介して、主軸１０の前端部に固定されたリング状の内
輪押え２１によって主軸１０の段部１０ａにそれぞれ所
定の締付力で押し付けられている。なお、上記した主軸
装置の基本的な構成は周知である。
【００２１】上記構成の主軸装置のころがり軸受５の外
輪６と外筒１２との間に、前記外輪加圧リング１が、１
個のころがり軸受５に対して２個宛、加圧胴１ａを外輪
６の外周面に触れさせるとともに、フランジ１ｃを外筒
１２の内周面に触れさせて嵌挿されている。また、第２
の外輪間座１４，１４および第３の外輪間座１５の前後
端部分と外筒１２との間に、それぞれ押圧リング（押圧
手段）２３，２３が嵌挿されるとともに、各第１の外輪
間座１３，１３と外筒１２との間にそれぞれ介在リング
２４，２４が嵌挿されている。
輪６と外筒１２との間に、前記外輪加圧リング１が、１
個のころがり軸受５に対して２個宛、加圧胴１ａを外輪
６の外周面に触れさせるとともに、フランジ１ｃを外筒
１２の内周面に触れさせて嵌挿されている。また、第２
の外輪間座１４，１４および第３の外輪間座１５の前後
端部分と外筒１２との間に、それぞれ押圧リング（押圧
手段）２３，２３が嵌挿されるとともに、各第１の外輪
間座１３，１３と外筒１２との間にそれぞれ介在リング
２４，２４が嵌挿されている。
【００２２】各外輪加圧リング１は、その受圧面１ｄを
他の外輪加圧リング１の受圧面１ｄや押圧リング２３、
介在リング２４、或いは外輪押え２０に当接させてい
る。外輪加圧リング１と押圧リング２３及び介在リング
２４は主軸１０の軸方向に移動自在である。
他の外輪加圧リング１の受圧面１ｄや押圧リング２３、
介在リング２４、或いは外輪押え２０に当接させてい
る。外輪加圧リング１と押圧リング２３及び介在リング
２４は主軸１０の軸方向に移動自在である。
【００２３】各押圧リング２３，２３と第３の外輪間座
１５の鍔１５ａの間に加圧室Ｒ，Ｒが形成されており、
該各加圧室Ｒ，Ｒは、外筒１２に設けられた流体通路１
２ｂと管路２６（図５）を介して油等の加圧流体の供給
源（油圧ポンプ）２７に連絡されている。各押圧リング
２３，２３は、加圧室Ｒ，Ｒに圧入された加圧流体によ
り、主軸１０の前端側のものが図４で左に動かされ、ま
た主軸１０の後端側のものが図４で右に動かされて各外
輪加圧リング１のフランジ１ｃを押圧するものである。
１５の鍔１５ａの間に加圧室Ｒ，Ｒが形成されており、
該各加圧室Ｒ，Ｒは、外筒１２に設けられた流体通路１
２ｂと管路２６（図５）を介して油等の加圧流体の供給
源（油圧ポンプ）２７に連絡されている。各押圧リング
２３，２３は、加圧室Ｒ，Ｒに圧入された加圧流体によ
り、主軸１０の前端側のものが図４で左に動かされ、ま
た主軸１０の後端側のものが図４で右に動かされて各外
輪加圧リング１のフランジ１ｃを押圧するものである。
【００２４】管路２６には、圧力流体の圧力を変える電
磁比例圧力弁２８が設けられ、また主軸１０或いはこれ
の回転駆動系には主軸１０の回転速度を検出する回転速
度検出手段２９が設けられている。そして、電磁比例圧
力弁２８はアンプ３０を介し、また回転速度検出手段２
９は主軸制御回路３１を介して制御部３２にそれぞれ連
絡されている。
磁比例圧力弁２８が設けられ、また主軸１０或いはこれ
の回転駆動系には主軸１０の回転速度を検出する回転速
度検出手段２９が設けられている。そして、電磁比例圧
力弁２８はアンプ３０を介し、また回転速度検出手段２
９は主軸制御回路３１を介して制御部３２にそれぞれ連
絡されている。
【００２５】制御部３２は、回転速度検出手段２９の出
力信号を回路３１を介して受け、予め記憶部に設定され
ている主軸１０の回転速度Ｓを軸受５の外輪６の外径の
変化量δとの関係式にもとづき、検出した主軸回転数Ｓ
1 に対応した外輪５の外径（外輪加圧リング１の加圧胴
１ａの内径）の変化量δ1 を算出すると共に、予め記憶
部に設定されている外輪加圧リング１の加圧胴１ａの内
径（外輪６の外径）δと受圧面１ｄへの作用力ｆとの関
係式にもとづき、上記で算出された変位量δ1に対応す
る作用力ｆ1を算出し、さらにこの作用力ｆ1に対応押圧
リング２３，２３に作用する油圧を算出する。そしてこ
の油圧に対応する出力信号（電圧）をアンプ３０を介し
て電磁比例圧力弁２８に出力する。これにより、主軸１
０の回転速度が低いときは圧力流体の圧力が高くなり、
また主軸１０の回転速度が高い場合は流体圧力が低くな
ってころがり軸受５の予圧と主軸剛性がいずれも最適と
なるようにアンプ３０を介して電磁比例圧力弁２８を、
予め与えられた制御内容にしたがって制御するようにな
っている。
力信号を回路３１を介して受け、予め記憶部に設定され
ている主軸１０の回転速度Ｓを軸受５の外輪６の外径の
変化量δとの関係式にもとづき、検出した主軸回転数Ｓ
1 に対応した外輪５の外径（外輪加圧リング１の加圧胴
１ａの内径）の変化量δ1 を算出すると共に、予め記憶
部に設定されている外輪加圧リング１の加圧胴１ａの内
径（外輪６の外径）δと受圧面１ｄへの作用力ｆとの関
係式にもとづき、上記で算出された変位量δ1に対応す
る作用力ｆ1を算出し、さらにこの作用力ｆ1に対応押圧
リング２３，２３に作用する油圧を算出する。そしてこ
の油圧に対応する出力信号（電圧）をアンプ３０を介し
て電磁比例圧力弁２８に出力する。これにより、主軸１
０の回転速度が低いときは圧力流体の圧力が高くなり、
また主軸１０の回転速度が高い場合は流体圧力が低くな
ってころがり軸受５の予圧と主軸剛性がいずれも最適と
なるようにアンプ３０を介して電磁比例圧力弁２８を、
予め与えられた制御内容にしたがって制御するようにな
っている。
【００２６】次に上記の構成とされた主軸装置の作用を
本発明に係るころがり軸受の予圧制御方法と一緒に説明
する。主軸１０が回転させられると、回転速度検出手段
２９がその回転速度を検出し回路３１を介して制御部３
２に信号を出力する。
本発明に係るころがり軸受の予圧制御方法と一緒に説明
する。主軸１０が回転させられると、回転速度検出手段
２９がその回転速度を検出し回路３１を介して制御部３
２に信号を出力する。
【００２７】制御部３２は、主軸１０の回転速度に応じ
て、主軸１０の回転速度が低いときは流体圧力が高くな
るように電磁比例圧力弁２８を制御する。このため、各
押圧リング２３による各外輪加圧リング１の押圧力が大
きくなり、その結果、外輪加圧リング１の加圧胴１ａが
強く縮径してころがり軸受５の外輪６の締付力を高める
こととなって、従来の定位置予圧と同等の高い主軸剛性
が得られる。
て、主軸１０の回転速度が低いときは流体圧力が高くな
るように電磁比例圧力弁２８を制御する。このため、各
押圧リング２３による各外輪加圧リング１の押圧力が大
きくなり、その結果、外輪加圧リング１の加圧胴１ａが
強く縮径してころがり軸受５の外輪６の締付力を高める
こととなって、従来の定位置予圧と同等の高い主軸剛性
が得られる。
【００２８】また、制御部３２は、主軸１０の回転速度
が高い場合は流体圧力が低くなるように電磁比例圧力弁
２８を制御する。このため、各押圧リング２３による各
外輪加圧リング１の押圧力が小さくなり、その結果、各
外輪加圧リング１の加圧胴１ａによる各外輪６の締付力
が弱められることとなって外輪の熱膨張や遠心力による
外側への拡径作用に対する拘束が解かれるので、予圧過
大が防止される。
が高い場合は流体圧力が低くなるように電磁比例圧力弁
２８を制御する。このため、各押圧リング２３による各
外輪加圧リング１の押圧力が小さくなり、その結果、各
外輪加圧リング１の加圧胴１ａによる各外輪６の締付力
が弱められることとなって外輪の熱膨張や遠心力による
外側への拡径作用に対する拘束が解かれるので、予圧過
大が防止される。
【００２９】本発明に係る主軸装置においては、主軸に
半径方向の力が作用したとき、凹状の薄肉リング形状部
材の胴部に、ころがり軸受を介して曲げモーメントが作
用する前述の装置（特開平５−１３８４０８号公報）と
違って、軸受５を介して外輪加圧リング１に加わる主軸
１０の半径方向の荷重は、外輪加圧リングの前端のフラ
ンジ１ｃ，１ｃを介して外筒１２に垂直に伝達されて該
外筒１２で支持されるので、加圧胴１ａに曲げモーメン
トが作用することはなく、したがって、外輪加圧リング
１は主軸の半径方向の剛性を高く維持することができ、
予圧制御をより精度よく的確に行うことができる。
半径方向の力が作用したとき、凹状の薄肉リング形状部
材の胴部に、ころがり軸受を介して曲げモーメントが作
用する前述の装置（特開平５−１３８４０８号公報）と
違って、軸受５を介して外輪加圧リング１に加わる主軸
１０の半径方向の荷重は、外輪加圧リングの前端のフラ
ンジ１ｃ，１ｃを介して外筒１２に垂直に伝達されて該
外筒１２で支持されるので、加圧胴１ａに曲げモーメン
トが作用することはなく、したがって、外輪加圧リング
１は主軸の半径方向の剛性を高く維持することができ、
予圧制御をより精度よく的確に行うことができる。
【００３０】図の実施例では、外輪加圧リング１が厚肉
の加圧胴１ａに傾斜部を有する薄肉の可撓部１ｂを介し
てフランジ１ｃが連設された好適な形状とされている
が、加圧胴１ａやフランジ１ｃの形状、寸法が適切に選
定され、あるいは外輪加圧リング１の加圧変形の精度が
それほど高く要求されない場合には、上記可撓部１ｂに
傾斜部１ｆを設けなくてもよく、さらには、可撓部１ｂ
を薄肉とせず、加圧胴１ａと同厚にすることもできる。
の加圧胴１ａに傾斜部を有する薄肉の可撓部１ｂを介し
てフランジ１ｃが連設された好適な形状とされている
が、加圧胴１ａやフランジ１ｃの形状、寸法が適切に選
定され、あるいは外輪加圧リング１の加圧変形の精度が
それほど高く要求されない場合には、上記可撓部１ｂに
傾斜部１ｆを設けなくてもよく、さらには、可撓部１ｂ
を薄肉とせず、加圧胴１ａと同厚にすることもできる。
【００３１】また図の実施例では、外輪加圧リング１が
１個のころがり軸受５に２個宛設けられているが、１個
のころがり軸受５に１個、或いは３個以上設けるなど、
主軸装置の構造等に応じて種々変更することができる。
また、図の実施例では、加圧胴１ａを外輪６に接して外
輪加圧リング１が設けられているが、場合によっては上
記の逆にフランジ１ｃを外輪６に接して外輪加圧リング
１を設けることもできる。
１個のころがり軸受５に２個宛設けられているが、１個
のころがり軸受５に１個、或いは３個以上設けるなど、
主軸装置の構造等に応じて種々変更することができる。
また、図の実施例では、加圧胴１ａを外輪６に接して外
輪加圧リング１が設けられているが、場合によっては上
記の逆にフランジ１ｃを外輪６に接して外輪加圧リング
１を設けることもできる。
【００３２】また、図の加圧胴１ａは、外輪加圧リング
１の外周側（図１と図２で上側）に凸にされて可撓部１
ｂよりも厚くされているが、内周側に凸、或いは外周側
と内周側の両方に凸にすることもできる。
１の外周側（図１と図２で上側）に凸にされて可撓部１
ｂよりも厚くされているが、内周側に凸、或いは外周側
と内周側の両方に凸にすることもできる。
【００３３】更に、予圧制御方法の実施例では、押圧リ
ング２３の押圧力を主軸１０の回転速度に対応して連続
的に制御するようになっているが、段階的に制御するこ
ともできる。更に、予圧制御方法の実施例では、主軸１
０の回転速度を回転速度検出手段２９により直接検出し
ているが、主軸１０の回転速度は、主軸１０を支持する
軸受の温度上昇とほぼ比例関係があるので、該軸受の温
度により間接的に検出し、これにより押圧リング２３の
押圧力を制御するようにしてもよい。上記に限らず、主
軸の回転速度は、これに相関関係のあるパラメータであ
ればいずれを利用して検出してもよい。
ング２３の押圧力を主軸１０の回転速度に対応して連続
的に制御するようになっているが、段階的に制御するこ
ともできる。更に、予圧制御方法の実施例では、主軸１
０の回転速度を回転速度検出手段２９により直接検出し
ているが、主軸１０の回転速度は、主軸１０を支持する
軸受の温度上昇とほぼ比例関係があるので、該軸受の温
度により間接的に検出し、これにより押圧リング２３の
押圧力を制御するようにしてもよい。上記に限らず、主
軸の回転速度は、これに相関関係のあるパラメータであ
ればいずれを利用して検出してもよい。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るころ
がり軸受の外輪加圧リングは、厚肉の加圧胴の両側部
に、フランジが、薄肉の可撓部を介して連設された構成
とされているので、ころがり軸受に支持された軸の軸方
向にフランジを押圧することにより、ころがり軸受の外
輪をその中心方向に効率よくかつ的確に加圧することが
できる。
がり軸受の外輪加圧リングは、厚肉の加圧胴の両側部
に、フランジが、薄肉の可撓部を介して連設された構成
とされているので、ころがり軸受に支持された軸の軸方
向にフランジを押圧することにより、ころがり軸受の外
輪をその中心方向に効率よくかつ的確に加圧することが
できる。
【００３５】加圧胴と可撓部及びフランジによって溝を
形成した構成とすると、可撓部の軸方向の長さや厚さを
調節することにより、受圧面１ｄに作用する力に対する
加圧胴直径の縮小量を適宜に設定することができ、例え
ば、可撓部の軸方向の長さを長くすると、同じ作用力に
対して内径の縮小量を大きくすることができる等、主軸
装置の設計構造に合わせて外輪加圧リングの形状、寸法
を適宜に設定することができる。
形成した構成とすると、可撓部の軸方向の長さや厚さを
調節することにより、受圧面１ｄに作用する力に対する
加圧胴直径の縮小量を適宜に設定することができ、例え
ば、可撓部の軸方向の長さを長くすると、同じ作用力に
対して内径の縮小量を大きくすることができる等、主軸
装置の設計構造に合わせて外輪加圧リングの形状、寸法
を適宜に設定することができる。
【００３６】また、本発明に係る主軸装置は、主軸が外
筒にころがり軸受で回転自在に支持された主軸装置にお
いて、上記構成の外輪加圧リングが、外筒ところがり軸
受の外輪との間に嵌装され、上記外輪加圧リングには、
該外輪加圧リングを主軸の軸方向に押圧する押圧手段が
付設された構成とされているので、ころがり軸受の予圧
を精度よく制御し、しかも主軸の支持剛性を高く維持し
て切削等の加工を円滑に行うことができる。
筒にころがり軸受で回転自在に支持された主軸装置にお
いて、上記構成の外輪加圧リングが、外筒ところがり軸
受の外輪との間に嵌装され、上記外輪加圧リングには、
該外輪加圧リングを主軸の軸方向に押圧する押圧手段が
付設された構成とされているので、ころがり軸受の予圧
を精度よく制御し、しかも主軸の支持剛性を高く維持し
て切削等の加工を円滑に行うことができる。
【００３７】押圧手段を、外筒内に嵌挿され加圧流体に
より主軸の軸方向に動かされて外輪加圧リングを押圧す
る押圧リングとした場合は、簡単な構造で外輪加圧リン
グを押圧することができるようになり、耐久性と作動の
信頼性を向上することができる。
より主軸の軸方向に動かされて外輪加圧リングを押圧す
る押圧リングとした場合は、簡単な構造で外輪加圧リン
グを押圧することができるようになり、耐久性と作動の
信頼性を向上することができる。
【００３８】更に、本発明に係るころがり軸受の予圧制
御方法は、上記構成の主軸装置において、外輪加圧リン
グを押圧手段により主軸の回転速度に対応して主軸の軸
方向に押圧することにより、加圧胴の径を変化させて加
圧胴でころがり軸受の外輪をその中心方向に加圧し、こ
ろがり軸受の予圧を制御する構成とされているので、低
速回転時における主軸剛性の低下と、高速回転時におけ
る予圧過大とを防止することができる。
御方法は、上記構成の主軸装置において、外輪加圧リン
グを押圧手段により主軸の回転速度に対応して主軸の軸
方向に押圧することにより、加圧胴の径を変化させて加
圧胴でころがり軸受の外輪をその中心方向に加圧し、こ
ろがり軸受の予圧を制御する構成とされているので、低
速回転時における主軸剛性の低下と、高速回転時におけ
る予圧過大とを防止することができる。
【図１】 本発明に係る外輪加圧リングの一実施例を示
すもので、通常状態の断面図である。
すもので、通常状態の断面図である。
【図２】 図１の外輪加圧リングの変形状態の断面図で
ある。
ある。
【図３】 本発明に係る主軸装置の一実施例を示す断面
図である。
図である。
【図４】 図３の主軸装置の要部の拡大断面図である。
【図５】 制御部と回転速度検出手段及び圧力弁等の関
係を示す図である。
係を示す図である。
１ 外輪加圧リング １ａ 加圧胴 １ｂ 可撓部 １ｃ フランジ １ｅ 溝 １ｆ 傾斜部 ５ ころがり軸受 ６ 外輪 ７ 内輪 ８ 転動体 １０ 主軸 １２ 外筒 ２３ 押圧リング（押圧手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16C 25/08 B23B 19/02
Claims (7)
- 【請求項１】 厚肉の加圧胴の両側部に、フランジが、
薄肉の可撓部を介して連設されたことを特徴とするころ
がり軸受の外輪加圧リング。 - 【請求項２】 加圧胴と可撓部及びフランジによって溝
が形成されたことを特徴とする請求項１記載のころがり
軸受の外輪加圧リング。 - 【請求項３】 可撓部はフランジとの接続側に傾斜部が
設けられていることを特徴とする請求項１又は２のいず
れかに記載のころがり軸受の外輪加圧リング。 - 【請求項４】 主軸が外筒にころがり軸受で回転自在に
支持された主軸装置において、加圧胴の両側部にフラン
ジが連設されてなる外輪加圧リングが、外筒ところがり
軸受の外輪との間に嵌挿され、上記外輪加圧リングに
は、該外輪加圧リングを主軸の軸方向に押圧する押圧手
段が付設されたことを特徴とする主軸装置。 - 【請求項５】 主軸が外筒にころがり軸受で回転自在に
支持された主軸装置において、請求項１ないし３のいず
れかに記載の外輪加圧リングが、外筒ところがり軸受の
外輪との間に嵌装され、上記外輪加圧リングには、該外
輪加圧リングを主軸の軸方向に押圧する押圧手段が付設
されたことを特徴とする主軸装置。 - 【請求項６】 押圧手段は、外筒内に嵌挿され加圧流体
により主軸の軸方向に動かされて外輪加圧リングを押圧
する押圧リングとされたことを特徴とする請求項５記載
の主軸装置。 - 【請求項７】 請求項５又は６のいずれかに記載の主軸
装置において、外輪加圧リングを押圧手段により主軸の
回転速度に対応して主軸の軸方向に押圧することによ
り、加圧胴の径を変化させて加圧胴でころがり軸受の外
輪をその中心方向に加圧し、ころがり軸受の予圧を制御
することを特徴とするころがり軸受の予圧制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8264875A JP3008860B2 (ja) | 1996-10-04 | 1996-10-04 | ころがり軸受の外輪加圧リング並びに主軸装置及びころがり軸受の予圧制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8264875A JP3008860B2 (ja) | 1996-10-04 | 1996-10-04 | ころがり軸受の外輪加圧リング並びに主軸装置及びころがり軸受の予圧制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10110725A JPH10110725A (ja) | 1998-04-28 |
| JP3008860B2 true JP3008860B2 (ja) | 2000-02-14 |
Family
ID=17409445
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8264875A Expired - Fee Related JP3008860B2 (ja) | 1996-10-04 | 1996-10-04 | ころがり軸受の外輪加圧リング並びに主軸装置及びころがり軸受の予圧制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3008860B2 (ja) |
-
1996
- 1996-10-04 JP JP8264875A patent/JP3008860B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10110725A (ja) | 1998-04-28 |
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Legal Events
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