JP3755187B2 - 軸受支持装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、軸受支持装置に関し、特に工作機械の軸受支持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術の分野】
工作機械は、主軸装置を有しており、この主軸装置は、フロントベアリング及びリヤベヤリングにより軸支されている。フロントベアリングは工具が装着される主軸の先端を軸支し、リヤベアリングは主軸の後端を軸支する。フロントベアリング及びリヤベアリングには、主軸の剛性を高くしかつ主軸の振れ精度をよくするために予荷重が加えられる。この予荷重は、主軸の熱変位等により軸受間寸法が伸びても、コイルスプリングや環状板バネ等により一定となる。
【０００３】
このような主軸装置としては、米国特許４,２１１,４５４号に記載された工作機械の主軸装置があり、この工作機械の主軸装置を以下、図１を参照しながら説明する。
【０００４】
図１において工作機械の主軸装置１は、ハウジング２と、スピンドル３と、スピンドル３を軸支する二つの転がり軸受４、５とを備える。また、主軸装置１は、ハウジング２に取り付けられた外側支持部材６と、転がり軸受４に取り付けられた内側支持部材７とを含む。この主軸装置１は、互いに一定間隔及び平行な関係に取り付けられた一組の可撓性の板バネからなるダイアフラム８を含む。ダイアフラム８は、内側支持部材７及び転がり軸受４を半径方向に固定し、高速軸回転が可能なように転がり軸受４を長手軸方向に予荷重が加えられるように内側支持部材７と外側支持部材６との間に伸長している。ダイアフラム８の内周縁と外周縁は、支持部材の表面１０, １１, １２, １３及び支持部材に結合した結合保持リング１４, １５, １６, １７の間で固定されている。ダイアフラム８は、スピンドル３の熱変位などにより転がり軸受４, ５の軸受間寸法が伸びても、常に一定の予荷重を転がり軸受４に付加している。
【０００５】
転がり軸受４に予荷重を加えるために外側支持部材６をハウジング２の内壁にねじ込むことによりダイアフラム８を撓ませている。ハウジング２に固定されているもう一つの転がり軸受５は、ダイアフラム８によってスピンドル３を介して予荷重が加えられている。内側支持部材７の前方端は、転がり軸受４を受容する開口１８を含む。内側支持部材７の後方端は、熱を取り除くための熱交換器１９を含む。オイルミスト給油システム２０は、スピンドル３の高速回転を許容するように転がり軸受４, ５と、熱交換器１９とにオイルミスト潤滑油を供給する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１に示される主軸装置１では、転がり軸受４に加えられている予荷重が、可撓性の板バネからなるダイアフラム８の弾性変形を使用しているので振動の減衰に対しほとんど効果を持たない。このため、該主軸装置１は、長手軸方向及び半径方向の振動を起こしやすく、振動による回転精度や軸受の損傷を発生するという問題点がある。
【０００７】
本発明の目的は、振動による主軸の回転精度の低下や転がり軸受の損傷を防止する軸受支持装置を提供することにある。
【０００８】
【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請求項１の軸受支持装置は、ハウジングに取り付けられた円筒状の外側支持部材と、回転する軸体の軸受を支持すると共に前記外側支持部材の中に同軸的に収容された円筒状の内側支持部材と、前記外側支持部材の一端において外周縁が前記外側支持部材の内周面に封止的に固定されており、内周縁が前記内側支持部材の外周面に封止的に固定された第１の環状板バネと、前記外側支持部材の他端において外周縁が前記外側支持部材の内周面に封止的に固定されており、内周縁が前記内側支持部材の外周面に封止的に固定された第２の環状板バネとを備える軸受支持装置において、前記第１の環状板バネ及び前記第２の環状板バネの間において、前記外側支持部材及び前記内側支持部材の一方に一体的に固定されており、前記外側支持部材及び前記内側支持部材の他方と協働して半径方向の隙間が微小となる環状の微小空間を画定し、前記外側支持部材の一端側において前記第１の環状板バネと協働して環状の第１の空間を画定すると共に前記外側支持部材の他端側において前記第２の環状板バネと協働して環状の第２の空間を画定する環状の突出部材と、前記第１の空間、前記微小空間及び前記第２の空間を満たして封入された粘性流体とを備え、前記第１の空間及び前記第２の空間は前記微小空間を介して連通されることを特徴とする。
【０００９】
前述の軸受支持装置は、前記環状の突出部材が、前記外側支持部材に一体的に固定されており、前記内側支持部材と協働して半径方向の隙間が微小となる前記環状の微小空間を画定する環状の内側突出部からなるのがよい。
【００１０】
上記目的を達成するために本発明の請求項２の軸受支持装置は、ハウジングに取り付けられた円筒状の外側支持部材と、回転する軸体の軸受を支持すると共に前記外側支持部材の中に同軸的に収容された円筒状の内側支持部材と、前記外側支持部材の一端において外周縁が前記外側支持部材の内周面に封止的に固定されており、内周縁が前記内側支持部材の外周面に封止的に固定された第１の環状板バネと、前記外側支持部材の他端において外周縁が前記外側支持部材の内周面に封止的に固定されており、内周縁が前記内側支持部材の外周面に封止的に固定された第２の環状板バネとを備える軸受支持装置において、
前記第１の環状板バネ及び前記第２の環状板バネの間において、前記外側支持部材に一体的に固定されており、前記内側支持部材と協働して半径方向の隙間が微小となる環状の微小空間を画定し、前記外側支持部材の一端側において前記第１の環状板バネと協働して環状の第１の空間を画定する環状の内側突出部材と、前記内側突出部材と前記第２の環状板バネとの間において、前記内側支持部材に一体的に固定されており、前記外側支持部材と協働して半径方向の隙間が微小となる環状の他の微小空間を画定し且つ前記内側突出部材と協働して軸方向の隙間が微小となる環状のさらに他の微小空間を画定すると共に、前記外側支持部材の他端側において前記第２の環状板バネと協働して環状の第２の空間を画定する環状の外側突出部材と、前記第１の空間、前記微小空間、前記他の微小空間、前記さらに他の微小空間及び前記第２の空間を満たして封入された粘性流体とを備え、前記第１の空間及び前記第２の空間は、前記微小空間、前記他の微小空間及び前記さらに他の微小空間により連通されることを特徴とする。
【００１１】
請求項１の軸受支持装置によれば、環状の突出部材が、第１の環状板バネ及び第２の環状板バネの間において、外側支持部材及び内側支持部材の一方に一体的に固定されており、外側支持部材及び内側支持部材の他方と協働して半径方向の隙間が微小となる環状の微小空間を画定し、外側支持部材の一端側において第１の環状板バネと協働して環状の第１の空間を画定すると共に外側支持部材の他端側において第２の環状板バネと協働して環状の第２の空間を画定し、第１の空間と微小空間と第２の空間とを満たして粘性流体が封入され、第１の空間及び第２の空間は微小空間を介して連通されるので、内側支持部材が長手中心軸方向に沿って一端側に移動するときは、第２の空間の体積が減少し、第１の空間の体積が増加する。このとき、第２の空間で減少した体積部分の粘性流体は、微小空間を通って第１の空間へ移動するので、微小空間において粘性流体の粘性抵抗による振動減衰効果が生じる。また、内側支持部材が長手中心軸方向に沿って他端側に移動するときは、第１の空間の体積が減少し、第２の空間の体積が増加する。このとき、第１の空間で減少した体積部分の粘性流体は、微小空間を通って第２の空間へ移動するので、微小空間において粘性流体の粘性抵抗による振動減衰効果が生じる。さらに、内側支持部材が一の半径方向に移動したときは、一の半径方向側の微小空間の間隔が減少し、一半径方向と反対の他の半径方向側の微小空間の間隔が増加する。このとき、一の半径方向側の微小空間で減少した体積部分の粘性流体は、他の半径方向側の微小空間に移動するので、微小空間において粘性流体の粘性抵抗による振動減衰効果が生じる。内側支持部材が他の半径方向に移動したときも上記と同様に粘性流体の粘性抵抗による振動減衰効果が生じる。従って、長手中心軸方向及び半径方向の振動による主軸の回転精度の低下や転がり軸受の損傷を防止することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す好ましい実施の形態を参照しながら説明する。
【００１３】
図２は、本発明の軸受支持装置の第１の実施の形態を有する軸受装置の縦断面図である。
【００１４】
本軸受装置は、工作機械において、砥石等の加工用工具を保持する軸を軸支するものである。
【００１５】
本軸受装置は、長手中心軸が水平に配向された円筒状のハウジング３０と、ハウジング３０における前側開口端３１を閉鎖するように前側開口端３１に取り付けられた円板状のエンドプレート３２と、ハウジング３０における後側開口端３３を閉鎖するように後側開口端３３に取り付けられた円板状のエンドプレート３４とからなる。ハウジング３０は、ハウジング３０の長手中心軸方向に関してハウジング３０の外周部のほぼ中央部にフランジ３５を一体的に有する。フランジ３５には適宜な角度間隔でハウジング取付用のボルト穴３６が設けられている。
【００１６】
ハウジング３０の内周面には、ハウジング３０における後側開口端３３の近傍に後述する円環状の軸受支持装置３７が取り付けられており、ハウジング３０の内周面において前側開口端３１と軸受支持装置３７との間において環状凹所４０が形成されている。また、ハウジング３０の内周面において環状凹所４０の対向位置には、環状凹所４０を閉鎖するように環状のステータ４１が取り付けられている。これにより、環状凹所４０は、ステータ４１を冷却するための水が流入するウォータジャケット４２を構成する。ハウジング３０の上部には、一端がフランジ３５の後部面に開口していると共に、他端が環状凹所４０に開口したクランク状の通路４３を有する。
【００１７】
エンドプレート３２には、ハウジング３０の長手中心軸と同軸的に円状の凹所４４及び円状の孔４５が設けられており、その凹所４４の中には、ボールベアリングからなるフロントベアリング４６が配設されている。
【００１８】
一方、軸受支持装置３７には、ハウジング３０の長手中心軸と同軸的にボールベアリングからなるリヤベアリング４７が設けられている。
【００１９】
本軸受装置は、軸５０を有する。軸５０は、ハウジング３０の長手中心軸上に同軸的に配置されており、その後端がリアベアリング４７に軸支されていると共に、その前端が孔４５を貫通し、かつフロントベアリング４６に軸支されている。軸５０の先端には、砥石５１が取り付けられている。また、環状のロータ５２は、フロントベアリング４６とリヤベアリング４７との間において微小空間を隔てて環状のステータ４１と対面するように軸５０に取り付けられている。
【００２０】
凹所４４の底部には、環状の凹所４８がさらに設けられている。凹所４８の底部には、ノズル５３の一端が接続されている。ノズル５３の他端は、エンドプレート３２、ハウジング３０の下部及びエンドプレート３４に設けられた通路５４を介してエンドプレート３４の後端面に開口している。通路５４及びノズル５３を介してオイルミスト又はオイルエアが、フロントベアリング４６に供給される。
【００２１】
エンドプレート３４の内面中央部は、軸受支持装置３７の中に収容されるように円筒状の凸部８０がハウジング３０の長手中心軸と同軸的に突出している。凸部は、ノズル８１を介して一端がリアベアリング４７に対向して開口すると共に、他端がエンドプレート３４の後端面に開口する通路８２を有する。この通路８２及びノズル８１を介してオイルミスト又はオイルエアが、リヤベアリング４７に供給されている。
【００２２】
以下、図３を参照しながら本発明の軸受支持装置の第１の実施の形態の構成を詳述する。ここに、図３は、本発明の軸受支持装置の第１の実施の形態の部分拡大断面図である。
【００２３】
図３において軸受支持装置３７は、ハウジング３０の内周面に取り付けられた円筒状の外側支持部材５５と、外側支持部材５５の中に外側支持部材５５と同軸的に収容されてた円筒状の内側支持部材６１とを備える。
【００２４】
内側支持部材６１の内周面６２には、ハウジング３０の長手中心軸方向に関して前端側にリヤベアリング４７が装着されている。
【００２５】
外側支持部材５５は、その内周面６５に、内周面６０が内側支持部材６１の外周面５６に微小空間５７を介して対面するように突出した環状の内側突出部６８を有する。内側突出部６８は、内周面６０と、前側環状平面６６と、後側環状平面７０とで画定される。
【００２６】
環状の板バネ７１は、外周縁が、外側支持部材５５の前側において外側支持部材５５の内周面６５に封止的に固定されていると共に、内周縁が、内側支持部材６１の外周面５６に封止的に固定され、かつ外側支持部材５５の前側環状平面６６と長手中心軸方向に所定の間隔をおいて配置されている。
【００２７】
環状の板バネ７２は、外周縁が、外側支持部材５５の後側において外側支持部材５５の内周面６５に封止的に固定されていると共に、内周縁が、内側支持部材６１の外周面５６に封止的に固定され、かつ外側支持部材５５の後側環状平面７０と長手中心軸方向に所定の間隔をおいて配置されている。
【００２８】
外側支持部材５５の内周面６５と、内側支持部材６１の外周面５６と、板バネ７１と、前側環状平面６６との間に第１の空間６３が画定され、かつ外側支持部材５５の内周面６５と、内側支持部材６１の外周面５６と、板バネ７２と、後側環状平面７０との間に第２の空間６４が画定される。
【００２９】
外側支持部材５５の上部には、第１の空間６３、第２の空間６４及び微小空間５７に粘性流体７５を注入するための注油口７６が設けられている。注油口７６には、注油口７６に栓をするプラグ７７が埋め込まれている。第１の空間６３、第２の空間６４及び微小空間５７には、注入口７６を介して粘性流体７５が封入されている。
【００３０】
以下、図２、３を参照しながら本発明の軸受支持装置の第１の実施の形態の作動を説明する。
【００３１】
図２の軸受装置において、フロントベアリング４６及びリヤベアリング４７によって回転自在に軸支されている軸５０は、ロータ５２及びステータ４１の作用により回転する。フロントベアリング４６の潤滑及び冷却のために通路５４及びノズル５３を介してオイルミスト又はオイルエアがフロントベアリング４６に供給され、リヤベアリング４７の潤滑及び冷却のために通路８２及びノズル８１を介してオイルミスト又はオイルエアがリヤベアリング４７に供給される。また、軸５０を回転させる際に生じるステータ４１の熱はウォータジャケット４２に封入された水により冷却される。
【００３２】
軸５０に取り付けられた砥石５１により被加工部材の研磨加工を行うとき、軸５０は回転しつつ軸方向及び半径方向に振動する。
【００３３】
軸受支持装置３７は、軸５０の軸方向及び半径方向の振動に対して減衰効果を奏する。
【００３４】
まず、軸受支持装置３７が、軸５０の軸方向の振動に対して減衰効果を奏する理由を説明する。
【００３５】
図３の軸受支持装置３７において、軸５０の軸方向の振動により内側支持部材６１が軸５０の軸方向に沿って前端側に移動するときは、第２の空間６４の体積が減少し、第１の空間６３の体積が増加する。このとき、第２の空間６４で減少した体積部分の粘性流体７５は、微小空間５７を通って第１の空間６３へ移動するので、微小空間５７において粘性流体７５の粘性抵抗による振動減衰効果が生じる。また、軸５０の軸方向の振動により内側支持部材６１が軸５０の軸方向に沿って後端側に移動するときは、第１の空間６３の体積が減少し、第２の空間６４の体積が増加する。このとき、第１の空間６３で減少した体積部分の粘性流体７５は、微小空間５７を通って第２の空間６４へ移動するので、微小空間５７において粘性流体７５の粘性抵抗による振動減衰効果が生じる。
【００３６】
次に、軸受支持装置３７が、軸５０の半径方向の振動に対して減衰効果を奏する理由を説明する。
【００３７】
内側支持部材６１が軸５０の一の半径方向に移動したときは、一の半径方向側の微小空間５７の間隔が減少し、一半径方向と反対の他の半径方向側の微小空間５７の間隔が増加する。このとき、一の半径方向側の微小空間５７で減少した体積部分の粘性流体７５は、他の半径方向側の微小空間５７に移動するので、微小空間において粘性流体７５の粘性抵抗による振動減衰効果が生じる。
【００３８】
内側支持部材６１が前記他の半径方向に移動したときも上記と同様に粘性流体７５の粘性抵抗による振動減衰効果が生じる。
【００３９】
図４は、本発明の軸受支持装置の第２の実施の形態の部分拡大断面図である。
【００４０】
図４において、図３の装置に対応する構成要素及び部分には、同じ参照番号を付しており、これらの構成要素の説明は、図３の説明と同様である。また、図４において、図３の装置と異なる構成要素には異なる参照番号を付し、その構成要素のみ説明する。
【００４１】
図３の軸受支持装置３７は、ハウジング３０の内周面に取り付けられた円筒状の外側支持部材５５と、外側支持部材５５の中に外部支持部材５５と同軸的に収容された円筒状の内側支持部材６１とを備える。
【００４２】
内側支持部材６１の内周面６２には、ハウジング３０の長手中心軸方向に関して前端側にリヤベアリング４７が装着されている。
【００４３】
外側支持部材５５は、その内周面１０３に、内周面１０４が内側支持部材６１の外周面１０５に微小空間１０６を介して対面するように突出した環状の内側突出部１０７を有する。内側突出部１０７は、内周面１０４と、前側環状平面１１０と、後側環状平面１１１とで画定される。内側支持部材６１は、内側突出部１０７の後側においてその外周面１０５に、外周面１１２が外側支持部材５５の内周面１０３に微小空間１１３を介して対面するように突出した環状の外側突出部１１４を有する。外側突出部１１４は、外周面１１２と、前側環状平面１１５と、後側環状平面１１６とで画定される。
【００４４】
後側環状平面１１１と、前側環状平面１１５とは、微小空間１１７を画定する。
【００４５】
環状の板バネ１２０は、外周縁が、内側突出部１０７の前側において外側支持部材５５の内周面１０３に封止的に固定されると共に、内周縁が、内側支持部材６１の外周面１０５に封止的に固定され、かつ外側支持部材５５の前側環状平面１１０と長手中心軸方向に所定の間隔をおいて配置されている。
【００４６】
環状の板バネ１２１は、外周縁が、外側突出部１１４の後側において外側支持部材５５の内周面１０３に封止的に固定さると共に、内周縁が、内側支持部材６１の外周面１０５に封止的に固定され、かつ内側支持部材６１の後側環状平面１１６と長手中心軸方向に所定の間隔をおいて配置されている。
【００４７】
外側支持部材５５の前側環状平面１１０と、板バネ１２０と、外側支持部材５５の内周面１０３と、内側支持部材６１の外周面１０５とは第１の空間１２２を画定する。
【００４８】
内側支持部材６１の後側環状平面１１６と、板バネ１２１と、外側支持部材５５の内周面１０３と、内側支持部材６１の外周面１０５とは第２の空間１２３を画定する。空間１２２, １２３及び微小空間１０６, １１３, １１７には粘性流体７５が満たされている。
【００４９】
以下、図４を参照しながら本発明の軸受支持装置の第２の実施の形態の作動を説明する。
【００５０】
前述の本発明の軸受支持装置の第１の実施の形態の作動と異なる点のみについて述べる。
【００５１】
まず、軸受支持装置３７が、軸５０の軸方向の振動に対して減衰効果を奏する理由を説明する。
【００５２】
軸受支持装置３７において、軸５０の軸方向の振動により内側支持部材６１が軸５０の中心軸方向に沿って前端側に移動するときは、第２の空間１２３の体積が減少し、第１の空間１２２の体積が増加する。このとき、第２の空間１２３で減少した体積部分の粘性流体７５は、微小空間１０６, １１３, １１７を通って第１の空間１２２へ移動するので、微小空間１０６, １１３, １１７において粘性流体７５の粘性抵抗による振動減衰効果が生じる。また、軸５０の軸方向の振動により内側支持部材６１が軸５０の軸方向に沿って後端側に移動するときは、第１の空間１２２の体積が減少し、第２の空間１２３の体積が増加する。このとき、第１の空間１２２で減少した体積部分の粘性流体７５は、微小空間１０６, １１３, １１７を通って第２の空間１２３へ移動するので、微小空間１０６, １１３, １１７において粘性流体７５の粘性抵抗による振動減衰効果が生じる。
【００５３】
ここで、軸受支持装置３７において、内側支持部材６１が軸５０の軸方向に沿って前端側に移動するときは、その移動距離に比例して微小空間１１７の間隔が減少するので、この区間における流路断面積が減少して振動減衰力を増加させることができる。
【００５４】
次に、軸受支持装置３７が、軸５０の半径方向の振動に対して減衰効果を奏する理由を説明する。
【００５５】
内側支持部材６１が軸５０の一の半径方向に移動したときは、一の半径方向側の微小空間１０６及び微小空間１１３の間隔が減少し、一の半径方向と反対の他の半径方向側の微小空間１０６及び微小空間１１３の間隔が増加する。このとき、一の半径方向側の微小空間１０６及び微小空間１１３で減少した体積部分の粘性流体７５は、他の半径方向側の微小空間１０６及び微小空間１１３に移動するので、微小空間１０６及び微小空間１１３において粘性流体７５の流路抵抗による振動減衰効果が生じる。
【００５６】
内側支持部材５５が軸５０の他の半径方向に移動したときも上記と同様に粘性流体７５の流路抵抗による振動減衰効果を生じる。
【００５７】
以上の実施の形態によれば、粘性流体７５は、軸５０の長手軸方向及び半径方向の振動に対し、軸受支持装置３７に封入されていることにより粘性抵抗による振動減衰効果を生じさせ、さらに軸受支持装置３７に在る微小空間５７，１０６，１１３，１１７に封じ込められ、これら微小空間の間隔が減少することにより粘性抵抗を大きくし振動減衰効果を生じさせ、かかる二つの振動減衰効果の相乗効果により制振効果を生じさせている。この制振効果をスクイズフィルム効果という。
【００５８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項１の軸受支持装置によれば、環状の突出部材が、第１の環状板バネ及び第２の環状板バネの間において、外側支持部材及び内側支持部材の一方に一体的に固定されており、外側支持部材及び内側支持部材の他方と協働して半径方向の隙間が微小となる環状の微小空間を画定し、外側支持部材の一端側において第１の環状板バネと協働して環状の第１の空間を画定すると共に外側支持部材の他端側において第２の環状板バネと協働して環状の第２の空間を画定し、第１の空間と微小空間と第２の空間とを満たして粘性流体が封入され、第１の空間及び第２の空間は微小空間を介して連通されるので、内側支持部材が長手中心軸方向に沿って一端側に移動するときは、第２の空間の体積が減少し、第１の空間の体積が増加する。このとき、第２の空間で減少した体積部分の粘性流体は、微小空間を通って第１の空間へ移動するので、微小空間において粘性流体の粘性抵抗による振動減衰効果が生じる。また、内側支持部材が長手中心軸方向に沿って他端側に移動するときは、第１の空間の体積が減少し、第２の空間の体積が増加する。このとき、第１の空間で減少した体積部分の粘性流体は、微小空間を通って第２の空間へ移動するので、微小空間において粘性流体の粘性抵抗による振動減衰効果が生じる。さらに、内側支持部材が一の半径方向に移動したときは、一の半径方向側の微小空間の間隔が減少し、一半径方向と反対の他の半径方向側の微小空間の間隔が増加する。このとき、一の半径方向側の微小空間で減少した体積部分の粘性流体は、他の半径方向側の微小空間に移動するので、微小空間において粘性流体の粘性抵抗による振動減衰効果が生じる。内側支持部材が他の半径方向に移動したときも上記と同様に粘性流体の粘性抵抗による振動減衰効果が生じる。従って、長手中心軸方向及び半径方向の振動による主軸の回転精度の低下や転がり軸受の損傷を防止することができる。
【００５９】
また、粘性流体は、軸の長手軸方向及び半径方向の振動に対し、軸受支持装置に封入されていることにより粘性抵抗による振動減衰効果を生じさせ、さらに軸受支持装置に在る微小空間に封じ込められ、この微小空間の間隔が減少することにより粘性抵抗を大きくし振動減衰効果を生じさせ、かかる二つの振動減衰効果の相乗効果により制振効果を生じさせている。この制振効果をスクイズフィルム効果という。
また、請求項２の軸受支持装置によれば、環状の内側突出部材が、第１の環状板バネ及び第２の環状板バネの間において、外側支持部材に一体的に固定されており、内側支持部材と協働して半径方向の隙間が微小となる環状の微小空間を画定し、外側支持部材の一端側において第１の環状板バネと協働して環状の第１の空間を画定し、また、環状の外側突出部材が、内側突出部材と第２の環状板バネとの間において、内側支持部材に一体的に固定されており、外側支持部材と協働して半径方向の隙間が微小となる環状の他の微小空間を画定し且つ内側突出部材と協働して軸方向の隙間が微小となる環状のさらに他の微小空間を画定すると共に、外側支持部材の他端側において第２の環状板バネと協働して環状の第２の空間を画定し、第１の空間、微小空間、他の微小空間、さらに他の微小空間及び第２の空間を満たして粘性流体が封入され、第１の空間及び第２の空間は、微小空間、他の微小空間及びさらに他の微小空間により連通されるので、粘性流体は、長手中心軸方向及び半径方向の振動に対し、軸受支持装置に封入されていることにより粘性抵抗による振動減衰効果を生じさせ、さらに軸受支持装置に在る微小空間、他の微小空間及びさらに他の微小空間に封じ込められ、これら微小空間の間隔が減少することにより粘性抵抗を大きくし振動減衰効果を生じさせ、かかる二つの振動減衰効果の相乗効果により制振効果を生じさせる。従って、長手中心軸方向及び半径方向の振動による主軸の回転精度の低下や転がり軸受の損傷を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の工作機械の主軸装置である。
【図２】本発明の軸受支持装置の第１の実施の形態を有する軸受装置の縦断面図である。
【図３】本発明の軸受支持装置の第１の実施の形態の部分拡大断面図である。
【図４】本発明の軸受支持装置の第２の実施の形態の部分拡大断面図である。
【符号の説明】
４７ リヤベアリング
５５ 外側支持部材
５７ 微小空間
６１ 内側支持部材
６３, １２２ 第１の空間
６４, １２３ 第２の空間
６８ 内側突出部
７１, ７２, １２０, １２１ 板バネ
７５ 粘性流体
１０６, １１３, １１７ 微小空間
１０７ 内側突出部
１１４ 外側突出部
【発明の属する技術の分野】
本発明は、軸受支持装置に関し、特に工作機械の軸受支持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術の分野】
工作機械は、主軸装置を有しており、この主軸装置は、フロントベアリング及びリヤベヤリングにより軸支されている。フロントベアリングは工具が装着される主軸の先端を軸支し、リヤベアリングは主軸の後端を軸支する。フロントベアリング及びリヤベアリングには、主軸の剛性を高くしかつ主軸の振れ精度をよくするために予荷重が加えられる。この予荷重は、主軸の熱変位等により軸受間寸法が伸びても、コイルスプリングや環状板バネ等により一定となる。
【０００３】
このような主軸装置としては、米国特許４,２１１,４５４号に記載された工作機械の主軸装置があり、この工作機械の主軸装置を以下、図１を参照しながら説明する。
【０００４】
図１において工作機械の主軸装置１は、ハウジング２と、スピンドル３と、スピンドル３を軸支する二つの転がり軸受４、５とを備える。また、主軸装置１は、ハウジング２に取り付けられた外側支持部材６と、転がり軸受４に取り付けられた内側支持部材７とを含む。この主軸装置１は、互いに一定間隔及び平行な関係に取り付けられた一組の可撓性の板バネからなるダイアフラム８を含む。ダイアフラム８は、内側支持部材７及び転がり軸受４を半径方向に固定し、高速軸回転が可能なように転がり軸受４を長手軸方向に予荷重が加えられるように内側支持部材７と外側支持部材６との間に伸長している。ダイアフラム８の内周縁と外周縁は、支持部材の表面１０, １１, １２, １３及び支持部材に結合した結合保持リング１４, １５, １６, １７の間で固定されている。ダイアフラム８は、スピンドル３の熱変位などにより転がり軸受４, ５の軸受間寸法が伸びても、常に一定の予荷重を転がり軸受４に付加している。
【０００５】
転がり軸受４に予荷重を加えるために外側支持部材６をハウジング２の内壁にねじ込むことによりダイアフラム８を撓ませている。ハウジング２に固定されているもう一つの転がり軸受５は、ダイアフラム８によってスピンドル３を介して予荷重が加えられている。内側支持部材７の前方端は、転がり軸受４を受容する開口１８を含む。内側支持部材７の後方端は、熱を取り除くための熱交換器１９を含む。オイルミスト給油システム２０は、スピンドル３の高速回転を許容するように転がり軸受４, ５と、熱交換器１９とにオイルミスト潤滑油を供給する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１に示される主軸装置１では、転がり軸受４に加えられている予荷重が、可撓性の板バネからなるダイアフラム８の弾性変形を使用しているので振動の減衰に対しほとんど効果を持たない。このため、該主軸装置１は、長手軸方向及び半径方向の振動を起こしやすく、振動による回転精度や軸受の損傷を発生するという問題点がある。
【０００７】
本発明の目的は、振動による主軸の回転精度の低下や転がり軸受の損傷を防止する軸受支持装置を提供することにある。
【０００８】
【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請求項１の軸受支持装置は、ハウジングに取り付けられた円筒状の外側支持部材と、回転する軸体の軸受を支持すると共に前記外側支持部材の中に同軸的に収容された円筒状の内側支持部材と、前記外側支持部材の一端において外周縁が前記外側支持部材の内周面に封止的に固定されており、内周縁が前記内側支持部材の外周面に封止的に固定された第１の環状板バネと、前記外側支持部材の他端において外周縁が前記外側支持部材の内周面に封止的に固定されており、内周縁が前記内側支持部材の外周面に封止的に固定された第２の環状板バネとを備える軸受支持装置において、前記第１の環状板バネ及び前記第２の環状板バネの間において、前記外側支持部材及び前記内側支持部材の一方に一体的に固定されており、前記外側支持部材及び前記内側支持部材の他方と協働して半径方向の隙間が微小となる環状の微小空間を画定し、前記外側支持部材の一端側において前記第１の環状板バネと協働して環状の第１の空間を画定すると共に前記外側支持部材の他端側において前記第２の環状板バネと協働して環状の第２の空間を画定する環状の突出部材と、前記第１の空間、前記微小空間及び前記第２の空間を満たして封入された粘性流体とを備え、前記第１の空間及び前記第２の空間は前記微小空間を介して連通されることを特徴とする。
【０００９】
前述の軸受支持装置は、前記環状の突出部材が、前記外側支持部材に一体的に固定されており、前記内側支持部材と協働して半径方向の隙間が微小となる前記環状の微小空間を画定する環状の内側突出部からなるのがよい。
【００１０】
上記目的を達成するために本発明の請求項２の軸受支持装置は、ハウジングに取り付けられた円筒状の外側支持部材と、回転する軸体の軸受を支持すると共に前記外側支持部材の中に同軸的に収容された円筒状の内側支持部材と、前記外側支持部材の一端において外周縁が前記外側支持部材の内周面に封止的に固定されており、内周縁が前記内側支持部材の外周面に封止的に固定された第１の環状板バネと、前記外側支持部材の他端において外周縁が前記外側支持部材の内周面に封止的に固定されており、内周縁が前記内側支持部材の外周面に封止的に固定された第２の環状板バネとを備える軸受支持装置において、
前記第１の環状板バネ及び前記第２の環状板バネの間において、前記外側支持部材に一体的に固定されており、前記内側支持部材と協働して半径方向の隙間が微小となる環状の微小空間を画定し、前記外側支持部材の一端側において前記第１の環状板バネと協働して環状の第１の空間を画定する環状の内側突出部材と、前記内側突出部材と前記第２の環状板バネとの間において、前記内側支持部材に一体的に固定されており、前記外側支持部材と協働して半径方向の隙間が微小となる環状の他の微小空間を画定し且つ前記内側突出部材と協働して軸方向の隙間が微小となる環状のさらに他の微小空間を画定すると共に、前記外側支持部材の他端側において前記第２の環状板バネと協働して環状の第２の空間を画定する環状の外側突出部材と、前記第１の空間、前記微小空間、前記他の微小空間、前記さらに他の微小空間及び前記第２の空間を満たして封入された粘性流体とを備え、前記第１の空間及び前記第２の空間は、前記微小空間、前記他の微小空間及び前記さらに他の微小空間により連通されることを特徴とする。
【００１１】
請求項１の軸受支持装置によれば、環状の突出部材が、第１の環状板バネ及び第２の環状板バネの間において、外側支持部材及び内側支持部材の一方に一体的に固定されており、外側支持部材及び内側支持部材の他方と協働して半径方向の隙間が微小となる環状の微小空間を画定し、外側支持部材の一端側において第１の環状板バネと協働して環状の第１の空間を画定すると共に外側支持部材の他端側において第２の環状板バネと協働して環状の第２の空間を画定し、第１の空間と微小空間と第２の空間とを満たして粘性流体が封入され、第１の空間及び第２の空間は微小空間を介して連通されるので、内側支持部材が長手中心軸方向に沿って一端側に移動するときは、第２の空間の体積が減少し、第１の空間の体積が増加する。このとき、第２の空間で減少した体積部分の粘性流体は、微小空間を通って第１の空間へ移動するので、微小空間において粘性流体の粘性抵抗による振動減衰効果が生じる。また、内側支持部材が長手中心軸方向に沿って他端側に移動するときは、第１の空間の体積が減少し、第２の空間の体積が増加する。このとき、第１の空間で減少した体積部分の粘性流体は、微小空間を通って第２の空間へ移動するので、微小空間において粘性流体の粘性抵抗による振動減衰効果が生じる。さらに、内側支持部材が一の半径方向に移動したときは、一の半径方向側の微小空間の間隔が減少し、一半径方向と反対の他の半径方向側の微小空間の間隔が増加する。このとき、一の半径方向側の微小空間で減少した体積部分の粘性流体は、他の半径方向側の微小空間に移動するので、微小空間において粘性流体の粘性抵抗による振動減衰効果が生じる。内側支持部材が他の半径方向に移動したときも上記と同様に粘性流体の粘性抵抗による振動減衰効果が生じる。従って、長手中心軸方向及び半径方向の振動による主軸の回転精度の低下や転がり軸受の損傷を防止することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す好ましい実施の形態を参照しながら説明する。
【００１３】
図２は、本発明の軸受支持装置の第１の実施の形態を有する軸受装置の縦断面図である。
【００１４】
本軸受装置は、工作機械において、砥石等の加工用工具を保持する軸を軸支するものである。
【００１５】
本軸受装置は、長手中心軸が水平に配向された円筒状のハウジング３０と、ハウジング３０における前側開口端３１を閉鎖するように前側開口端３１に取り付けられた円板状のエンドプレート３２と、ハウジング３０における後側開口端３３を閉鎖するように後側開口端３３に取り付けられた円板状のエンドプレート３４とからなる。ハウジング３０は、ハウジング３０の長手中心軸方向に関してハウジング３０の外周部のほぼ中央部にフランジ３５を一体的に有する。フランジ３５には適宜な角度間隔でハウジング取付用のボルト穴３６が設けられている。
【００１６】
ハウジング３０の内周面には、ハウジング３０における後側開口端３３の近傍に後述する円環状の軸受支持装置３７が取り付けられており、ハウジング３０の内周面において前側開口端３１と軸受支持装置３７との間において環状凹所４０が形成されている。また、ハウジング３０の内周面において環状凹所４０の対向位置には、環状凹所４０を閉鎖するように環状のステータ４１が取り付けられている。これにより、環状凹所４０は、ステータ４１を冷却するための水が流入するウォータジャケット４２を構成する。ハウジング３０の上部には、一端がフランジ３５の後部面に開口していると共に、他端が環状凹所４０に開口したクランク状の通路４３を有する。
【００１７】
エンドプレート３２には、ハウジング３０の長手中心軸と同軸的に円状の凹所４４及び円状の孔４５が設けられており、その凹所４４の中には、ボールベアリングからなるフロントベアリング４６が配設されている。
【００１８】
一方、軸受支持装置３７には、ハウジング３０の長手中心軸と同軸的にボールベアリングからなるリヤベアリング４７が設けられている。
【００１９】
本軸受装置は、軸５０を有する。軸５０は、ハウジング３０の長手中心軸上に同軸的に配置されており、その後端がリアベアリング４７に軸支されていると共に、その前端が孔４５を貫通し、かつフロントベアリング４６に軸支されている。軸５０の先端には、砥石５１が取り付けられている。また、環状のロータ５２は、フロントベアリング４６とリヤベアリング４７との間において微小空間を隔てて環状のステータ４１と対面するように軸５０に取り付けられている。
【００２０】
凹所４４の底部には、環状の凹所４８がさらに設けられている。凹所４８の底部には、ノズル５３の一端が接続されている。ノズル５３の他端は、エンドプレート３２、ハウジング３０の下部及びエンドプレート３４に設けられた通路５４を介してエンドプレート３４の後端面に開口している。通路５４及びノズル５３を介してオイルミスト又はオイルエアが、フロントベアリング４６に供給される。
【００２１】
エンドプレート３４の内面中央部は、軸受支持装置３７の中に収容されるように円筒状の凸部８０がハウジング３０の長手中心軸と同軸的に突出している。凸部は、ノズル８１を介して一端がリアベアリング４７に対向して開口すると共に、他端がエンドプレート３４の後端面に開口する通路８２を有する。この通路８２及びノズル８１を介してオイルミスト又はオイルエアが、リヤベアリング４７に供給されている。
【００２２】
以下、図３を参照しながら本発明の軸受支持装置の第１の実施の形態の構成を詳述する。ここに、図３は、本発明の軸受支持装置の第１の実施の形態の部分拡大断面図である。
【００２３】
図３において軸受支持装置３７は、ハウジング３０の内周面に取り付けられた円筒状の外側支持部材５５と、外側支持部材５５の中に外側支持部材５５と同軸的に収容されてた円筒状の内側支持部材６１とを備える。
【００２４】
内側支持部材６１の内周面６２には、ハウジング３０の長手中心軸方向に関して前端側にリヤベアリング４７が装着されている。
【００２５】
外側支持部材５５は、その内周面６５に、内周面６０が内側支持部材６１の外周面５６に微小空間５７を介して対面するように突出した環状の内側突出部６８を有する。内側突出部６８は、内周面６０と、前側環状平面６６と、後側環状平面７０とで画定される。
【００２６】
環状の板バネ７１は、外周縁が、外側支持部材５５の前側において外側支持部材５５の内周面６５に封止的に固定されていると共に、内周縁が、内側支持部材６１の外周面５６に封止的に固定され、かつ外側支持部材５５の前側環状平面６６と長手中心軸方向に所定の間隔をおいて配置されている。
【００２７】
環状の板バネ７２は、外周縁が、外側支持部材５５の後側において外側支持部材５５の内周面６５に封止的に固定されていると共に、内周縁が、内側支持部材６１の外周面５６に封止的に固定され、かつ外側支持部材５５の後側環状平面７０と長手中心軸方向に所定の間隔をおいて配置されている。
【００２８】
外側支持部材５５の内周面６５と、内側支持部材６１の外周面５６と、板バネ７１と、前側環状平面６６との間に第１の空間６３が画定され、かつ外側支持部材５５の内周面６５と、内側支持部材６１の外周面５６と、板バネ７２と、後側環状平面７０との間に第２の空間６４が画定される。
【００２９】
外側支持部材５５の上部には、第１の空間６３、第２の空間６４及び微小空間５７に粘性流体７５を注入するための注油口７６が設けられている。注油口７６には、注油口７６に栓をするプラグ７７が埋め込まれている。第１の空間６３、第２の空間６４及び微小空間５７には、注入口７６を介して粘性流体７５が封入されている。
【００３０】
以下、図２、３を参照しながら本発明の軸受支持装置の第１の実施の形態の作動を説明する。
【００３１】
図２の軸受装置において、フロントベアリング４６及びリヤベアリング４７によって回転自在に軸支されている軸５０は、ロータ５２及びステータ４１の作用により回転する。フロントベアリング４６の潤滑及び冷却のために通路５４及びノズル５３を介してオイルミスト又はオイルエアがフロントベアリング４６に供給され、リヤベアリング４７の潤滑及び冷却のために通路８２及びノズル８１を介してオイルミスト又はオイルエアがリヤベアリング４７に供給される。また、軸５０を回転させる際に生じるステータ４１の熱はウォータジャケット４２に封入された水により冷却される。
【００３２】
軸５０に取り付けられた砥石５１により被加工部材の研磨加工を行うとき、軸５０は回転しつつ軸方向及び半径方向に振動する。
【００３３】
軸受支持装置３７は、軸５０の軸方向及び半径方向の振動に対して減衰効果を奏する。
【００３４】
まず、軸受支持装置３７が、軸５０の軸方向の振動に対して減衰効果を奏する理由を説明する。
【００３５】
図３の軸受支持装置３７において、軸５０の軸方向の振動により内側支持部材６１が軸５０の軸方向に沿って前端側に移動するときは、第２の空間６４の体積が減少し、第１の空間６３の体積が増加する。このとき、第２の空間６４で減少した体積部分の粘性流体７５は、微小空間５７を通って第１の空間６３へ移動するので、微小空間５７において粘性流体７５の粘性抵抗による振動減衰効果が生じる。また、軸５０の軸方向の振動により内側支持部材６１が軸５０の軸方向に沿って後端側に移動するときは、第１の空間６３の体積が減少し、第２の空間６４の体積が増加する。このとき、第１の空間６３で減少した体積部分の粘性流体７５は、微小空間５７を通って第２の空間６４へ移動するので、微小空間５７において粘性流体７５の粘性抵抗による振動減衰効果が生じる。
【００３６】
次に、軸受支持装置３７が、軸５０の半径方向の振動に対して減衰効果を奏する理由を説明する。
【００３７】
内側支持部材６１が軸５０の一の半径方向に移動したときは、一の半径方向側の微小空間５７の間隔が減少し、一半径方向と反対の他の半径方向側の微小空間５７の間隔が増加する。このとき、一の半径方向側の微小空間５７で減少した体積部分の粘性流体７５は、他の半径方向側の微小空間５７に移動するので、微小空間において粘性流体７５の粘性抵抗による振動減衰効果が生じる。
【００３８】
内側支持部材６１が前記他の半径方向に移動したときも上記と同様に粘性流体７５の粘性抵抗による振動減衰効果が生じる。
【００３９】
図４は、本発明の軸受支持装置の第２の実施の形態の部分拡大断面図である。
【００４０】
図４において、図３の装置に対応する構成要素及び部分には、同じ参照番号を付しており、これらの構成要素の説明は、図３の説明と同様である。また、図４において、図３の装置と異なる構成要素には異なる参照番号を付し、その構成要素のみ説明する。
【００４１】
図３の軸受支持装置３７は、ハウジング３０の内周面に取り付けられた円筒状の外側支持部材５５と、外側支持部材５５の中に外部支持部材５５と同軸的に収容された円筒状の内側支持部材６１とを備える。
【００４２】
内側支持部材６１の内周面６２には、ハウジング３０の長手中心軸方向に関して前端側にリヤベアリング４７が装着されている。
【００４３】
外側支持部材５５は、その内周面１０３に、内周面１０４が内側支持部材６１の外周面１０５に微小空間１０６を介して対面するように突出した環状の内側突出部１０７を有する。内側突出部１０７は、内周面１０４と、前側環状平面１１０と、後側環状平面１１１とで画定される。内側支持部材６１は、内側突出部１０７の後側においてその外周面１０５に、外周面１１２が外側支持部材５５の内周面１０３に微小空間１１３を介して対面するように突出した環状の外側突出部１１４を有する。外側突出部１１４は、外周面１１２と、前側環状平面１１５と、後側環状平面１１６とで画定される。
【００４４】
後側環状平面１１１と、前側環状平面１１５とは、微小空間１１７を画定する。
【００４５】
環状の板バネ１２０は、外周縁が、内側突出部１０７の前側において外側支持部材５５の内周面１０３に封止的に固定されると共に、内周縁が、内側支持部材６１の外周面１０５に封止的に固定され、かつ外側支持部材５５の前側環状平面１１０と長手中心軸方向に所定の間隔をおいて配置されている。
【００４６】
環状の板バネ１２１は、外周縁が、外側突出部１１４の後側において外側支持部材５５の内周面１０３に封止的に固定さると共に、内周縁が、内側支持部材６１の外周面１０５に封止的に固定され、かつ内側支持部材６１の後側環状平面１１６と長手中心軸方向に所定の間隔をおいて配置されている。
【００４７】
外側支持部材５５の前側環状平面１１０と、板バネ１２０と、外側支持部材５５の内周面１０３と、内側支持部材６１の外周面１０５とは第１の空間１２２を画定する。
【００４８】
内側支持部材６１の後側環状平面１１６と、板バネ１２１と、外側支持部材５５の内周面１０３と、内側支持部材６１の外周面１０５とは第２の空間１２３を画定する。空間１２２, １２３及び微小空間１０６, １１３, １１７には粘性流体７５が満たされている。
【００４９】
以下、図４を参照しながら本発明の軸受支持装置の第２の実施の形態の作動を説明する。
【００５０】
前述の本発明の軸受支持装置の第１の実施の形態の作動と異なる点のみについて述べる。
【００５１】
まず、軸受支持装置３７が、軸５０の軸方向の振動に対して減衰効果を奏する理由を説明する。
【００５２】
軸受支持装置３７において、軸５０の軸方向の振動により内側支持部材６１が軸５０の中心軸方向に沿って前端側に移動するときは、第２の空間１２３の体積が減少し、第１の空間１２２の体積が増加する。このとき、第２の空間１２３で減少した体積部分の粘性流体７５は、微小空間１０６, １１３, １１７を通って第１の空間１２２へ移動するので、微小空間１０６, １１３, １１７において粘性流体７５の粘性抵抗による振動減衰効果が生じる。また、軸５０の軸方向の振動により内側支持部材６１が軸５０の軸方向に沿って後端側に移動するときは、第１の空間１２２の体積が減少し、第２の空間１２３の体積が増加する。このとき、第１の空間１２２で減少した体積部分の粘性流体７５は、微小空間１０６, １１３, １１７を通って第２の空間１２３へ移動するので、微小空間１０６, １１３, １１７において粘性流体７５の粘性抵抗による振動減衰効果が生じる。
【００５３】
ここで、軸受支持装置３７において、内側支持部材６１が軸５０の軸方向に沿って前端側に移動するときは、その移動距離に比例して微小空間１１７の間隔が減少するので、この区間における流路断面積が減少して振動減衰力を増加させることができる。
【００５４】
次に、軸受支持装置３７が、軸５０の半径方向の振動に対して減衰効果を奏する理由を説明する。
【００５５】
内側支持部材６１が軸５０の一の半径方向に移動したときは、一の半径方向側の微小空間１０６及び微小空間１１３の間隔が減少し、一の半径方向と反対の他の半径方向側の微小空間１０６及び微小空間１１３の間隔が増加する。このとき、一の半径方向側の微小空間１０６及び微小空間１１３で減少した体積部分の粘性流体７５は、他の半径方向側の微小空間１０６及び微小空間１１３に移動するので、微小空間１０６及び微小空間１１３において粘性流体７５の流路抵抗による振動減衰効果が生じる。
【００５６】
内側支持部材５５が軸５０の他の半径方向に移動したときも上記と同様に粘性流体７５の流路抵抗による振動減衰効果を生じる。
【００５７】
以上の実施の形態によれば、粘性流体７５は、軸５０の長手軸方向及び半径方向の振動に対し、軸受支持装置３７に封入されていることにより粘性抵抗による振動減衰効果を生じさせ、さらに軸受支持装置３７に在る微小空間５７，１０６，１１３，１１７に封じ込められ、これら微小空間の間隔が減少することにより粘性抵抗を大きくし振動減衰効果を生じさせ、かかる二つの振動減衰効果の相乗効果により制振効果を生じさせている。この制振効果をスクイズフィルム効果という。
【００５８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項１の軸受支持装置によれば、環状の突出部材が、第１の環状板バネ及び第２の環状板バネの間において、外側支持部材及び内側支持部材の一方に一体的に固定されており、外側支持部材及び内側支持部材の他方と協働して半径方向の隙間が微小となる環状の微小空間を画定し、外側支持部材の一端側において第１の環状板バネと協働して環状の第１の空間を画定すると共に外側支持部材の他端側において第２の環状板バネと協働して環状の第２の空間を画定し、第１の空間と微小空間と第２の空間とを満たして粘性流体が封入され、第１の空間及び第２の空間は微小空間を介して連通されるので、内側支持部材が長手中心軸方向に沿って一端側に移動するときは、第２の空間の体積が減少し、第１の空間の体積が増加する。このとき、第２の空間で減少した体積部分の粘性流体は、微小空間を通って第１の空間へ移動するので、微小空間において粘性流体の粘性抵抗による振動減衰効果が生じる。また、内側支持部材が長手中心軸方向に沿って他端側に移動するときは、第１の空間の体積が減少し、第２の空間の体積が増加する。このとき、第１の空間で減少した体積部分の粘性流体は、微小空間を通って第２の空間へ移動するので、微小空間において粘性流体の粘性抵抗による振動減衰効果が生じる。さらに、内側支持部材が一の半径方向に移動したときは、一の半径方向側の微小空間の間隔が減少し、一半径方向と反対の他の半径方向側の微小空間の間隔が増加する。このとき、一の半径方向側の微小空間で減少した体積部分の粘性流体は、他の半径方向側の微小空間に移動するので、微小空間において粘性流体の粘性抵抗による振動減衰効果が生じる。内側支持部材が他の半径方向に移動したときも上記と同様に粘性流体の粘性抵抗による振動減衰効果が生じる。従って、長手中心軸方向及び半径方向の振動による主軸の回転精度の低下や転がり軸受の損傷を防止することができる。
【００５９】
また、粘性流体は、軸の長手軸方向及び半径方向の振動に対し、軸受支持装置に封入されていることにより粘性抵抗による振動減衰効果を生じさせ、さらに軸受支持装置に在る微小空間に封じ込められ、この微小空間の間隔が減少することにより粘性抵抗を大きくし振動減衰効果を生じさせ、かかる二つの振動減衰効果の相乗効果により制振効果を生じさせている。この制振効果をスクイズフィルム効果という。
また、請求項２の軸受支持装置によれば、環状の内側突出部材が、第１の環状板バネ及び第２の環状板バネの間において、外側支持部材に一体的に固定されており、内側支持部材と協働して半径方向の隙間が微小となる環状の微小空間を画定し、外側支持部材の一端側において第１の環状板バネと協働して環状の第１の空間を画定し、また、環状の外側突出部材が、内側突出部材と第２の環状板バネとの間において、内側支持部材に一体的に固定されており、外側支持部材と協働して半径方向の隙間が微小となる環状の他の微小空間を画定し且つ内側突出部材と協働して軸方向の隙間が微小となる環状のさらに他の微小空間を画定すると共に、外側支持部材の他端側において第２の環状板バネと協働して環状の第２の空間を画定し、第１の空間、微小空間、他の微小空間、さらに他の微小空間及び第２の空間を満たして粘性流体が封入され、第１の空間及び第２の空間は、微小空間、他の微小空間及びさらに他の微小空間により連通されるので、粘性流体は、長手中心軸方向及び半径方向の振動に対し、軸受支持装置に封入されていることにより粘性抵抗による振動減衰効果を生じさせ、さらに軸受支持装置に在る微小空間、他の微小空間及びさらに他の微小空間に封じ込められ、これら微小空間の間隔が減少することにより粘性抵抗を大きくし振動減衰効果を生じさせ、かかる二つの振動減衰効果の相乗効果により制振効果を生じさせる。従って、長手中心軸方向及び半径方向の振動による主軸の回転精度の低下や転がり軸受の損傷を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の工作機械の主軸装置である。
【図２】本発明の軸受支持装置の第１の実施の形態を有する軸受装置の縦断面図である。
【図３】本発明の軸受支持装置の第１の実施の形態の部分拡大断面図である。
【図４】本発明の軸受支持装置の第２の実施の形態の部分拡大断面図である。
【符号の説明】
４７ リヤベアリング
５５ 外側支持部材
５７ 微小空間
６１ 内側支持部材
６３, １２２ 第１の空間
６４, １２３ 第２の空間
６８ 内側突出部
７１, ７２, １２０, １２１ 板バネ
７５ 粘性流体
１０６, １１３, １１７ 微小空間
１０７ 内側突出部
１１４ 外側突出部
Claims (2)
- ハウジングに取り付けられた円筒状の外側支持部材と、回転する軸体の軸受を支持すると共に前記外側支持部材の中に同軸的に収容された円筒状の内側支持部材と、前記外側支持部材の一端において外周縁が前記外側支持部材の内周面に封止的に固定されており、内周縁が前記内側支持部材の外周面に封止的に固定された第１の環状板バネと、前記外側支持部材の他端において外周縁が前記外側支持部材の内周面に封止的に固定されており、内周縁が前記内側支持部材の外周面に封止的に固定された第２の環状板バネとを備える軸受支持装置において、前記第１の環状板バネ及び前記第２の環状板バネの間において、前記外側支持部材及び前記内側支持部材の一方に一体的に固定されており、前記外側支持部材及び前記内側支持部材の他方と協働して半径方向の隙間が微小となる環状の微小空間を画定し、前記外側支持部材の一端側において前記第１の環状板バネと協働して環状の第１の空間を画定すると共に前記外側支持部材の他端側において前記第２の環状板バネと協働して環状の第２の空間を画定する環状の突出部材と、前記第１の空間、前記微小空間及び前記第２の空間を満たして封入された粘性流体とを備え、前記第１の空間及び前記第２の空間は、前記微小空間により連通されることを特徴とする軸受支持装置。
- ハウジングに取り付けられた円筒状の外側支持部材と、回転する軸体の軸受を支持すると共に前記外側支持部材の中に同軸的に収容された円筒状の内側支持部材と、前記外側支持部材の一端において外周縁が前記外側支持部材の内周面に封止的に固定されており、内周縁が前記内側支持部材の外周面に封止的に固定された第１の環状板バネと、前記外側支持部材の他端において外周縁が前記外側支持部材の内周面に封止的に固定されており、内周縁が前記内側支持部材の外周面に封止的に固定された第２の環状板バネとを備える軸受支持装置において、
前記第１の環状板バネ及び前記第２の環状板バネの間において、前記外側支持部材に一体的に固定されており、前記内側支持部材と協働して半径方向の隙間が微小となる環状の微小空間を画定し、前記外側支持部材の一端側において前記第１の環状板バネと協働して環状の第１の空間を画定する環状の内側突出部材と、
前記内側突出部材と前記第２の環状板バネとの間において、前記内側支持部材に一体的に固定されており、前記外側支持部材と協働して半径方向の隙間が微小となる環状の他の微小空間を画定し且つ前記内側突出部材と協働して軸方向の隙間が微小となる環状のさらに他の微小空間を画定すると共に、前記外側支持部材の他端側において前記第２の環状板バネと協働して環状の第２の空間を画定する環状の外側突出部材と、
前記第１の空間、前記微小空間、前記他の微小空間、前記さらに他の微小空間及び前記第２の空間を満たして封入された粘性流体とを備え、
前記第１の空間及び前記第２の空間は、前記微小空間、前記他の微小空間及び前記さらに他の微小空間により連通されることを特徴とする軸受支持装置。
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| JP13140496A JP3755187B2 (ja) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | 軸受支持装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13140496A JP3755187B2 (ja) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | 軸受支持装置 |
Publications (2)
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| JPH09295203A JPH09295203A (ja) | 1997-11-18 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP13140496A Expired - Fee Related JP3755187B2 (ja) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | 軸受支持装置 |
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|---|---|---|---|---|
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-
1996
- 1996-04-26 JP JP13140496A patent/JP3755187B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH09295203A (ja) | 1997-11-18 |
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