JP3935302B2

JP3935302B2 - 軸受保護構造

Info

Publication number: JP3935302B2
Application number: JP2000058135A
Authority: JP
Inventors: 彰浩北村
Original assignee: Kitamura Machinery Co Ltd
Current assignee: Kitamura Machinery Co Ltd
Priority date: 2000-03-03
Filing date: 2000-03-03
Publication date: 2007-06-20
Anticipated expiration: 2020-03-03
Also published as: JP2001246525A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸受ハウジングの中に軸受を備え、軸受で主軸を回転支持する構造における軸受保護構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近の工作機械においては、高速化が著しく進んで高速加工技術が確立されつつある。そして、刃物の進歩とともに主軸の回転の高速化やＸ、Ｙ、Ｚ軸の各軸の送りの高速化が進んだ。主軸の回転の高速化と、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の各軸の送りの高速化は、軸受の高速回転を伴う。ここで、例えば、プログラムミス等により、主軸が回転中にワークと衝突した場合、機械の主要部で回転を支えている主軸の軸受が回転中に衝撃力を直接受ける。また、加工中に急激な負荷や荷重等の力が主軸にかかった場合、加工中に主軸の軸受が急激な負荷や荷重等の力を直接受ける。これらの衝撃力や急激な負荷が軸受にかかると、主軸頭は、主軸の軸受が破壊する等の大きなダメージを受けていた。主軸の軸受が損傷すると、主軸アセンブリとして軸受ハウジングと共に主軸頭一式を交換する必要があった。このため、工作機械の修理、復旧のため、工作機械を長時間停止させなければならなかった。更に、主軸頭の交換や取替の他に、工作機械停止のため作業ができなかったことによる費用負担が莫大になる等、工場側に及ぼす損失が大きかった。
【０００３】
上述のように、従来の主軸支持構造においては、軸受にかかる衝撃力や急激な負荷を吸収し調整する事に対応していなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、軸受が急激な荷重や衝撃等の力を受けても、軸受が受けたそのような荷重や衝撃等の力を吸収する、いわばショックアブソーバーの役目を果たす緩衝手段を、例えば、軸受と軸受ハウジングの間に組入れ、主軸や軸受を保護することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による好適な解決手段は、請求項１に記載の軸受保持構造である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明は、軸受ハウジングの中に軸受を備え、軸受で主軸を回転支持する構造における軸受保護構造に関する。
【０００７】
本発明の典型例においては、軸受ハウジングの中に軸受を備え、軸受で主軸を回転支持し、軸受ハウジングの中で軸受に緩衝手段を接触させ、軸受が主軸の軸心方向に所定値以上の力を受けると、軸受が受けた力を複数の緩衝手段が吸収する。
【０００８】
本発明の別の実施例においては、軸受ハウジングの中で複数の軸受に複数の皿バネを接触させ、複数の軸受が主軸の軸心方向に所定値以上の力を受けると、複数の軸受が受けた力を複数の皿バネが吸収する。
【０００９】
上述のように構成することにより、複数の軸受は、所定値以上の力を受けても、破壊されずに保護される。例えば、従来は、主軸に対して定格荷重Ｆｋｇ×１．２すなわち定格荷重Ｆよりも２０％増加した荷重を設計値としていたのに対し、本発明によれば、複数の緩衝手段（皿バネ）を取り付けると、定格荷重Ｆ×１．５の荷重を設計値とすることができる。つまり、設計値を３０％増加させることが可能となる。
【００１０】
【実施例】
図１は、本発明の好適な実施例による軸受保護構造の概略図である。
【００１１】
工作機械は、コラム２２と、ベース２４と、サドル２６と、テーブル２８と、主軸頭３０を有する。コラム２２は、ベース２４上に配置されている。コラム２２の中には、主軸頭３０が配置されている。主軸頭３０は、モータ（図示せず）を駆動することによりＺ方向に移動する。サドル２６は、ベッド２４上に配置されている。サドル２６は、モータ３２を駆動することにより、Ｙ方向に移動する。サドル２６上には、テーブル２８が配置されている。テーブル２８は、モータ（図示せず）を駆動することにより、Ｘ方向に移動する。
【００１２】
図２は、図１に示される工作機械の主軸頭の一部を拡大した図である。
【００１３】
主軸頭３０（図１）は、軸受ハウジング３４と、主軸３６と、軸受３８、４０、４２、４４と、緩衝手段６０、６２を有する。軸受ハウジング３４の内周面には、軸受３８、４０、４２、４４が配置されている。軸受３８、４０、４２、４４は、主軸３６を回転支持している。軸受３８は、内輪３８ａと、外輪３８ｂと、転動体３８ｃを有する。軸受３８は、内輪３８ａと外輪３８ｂの間に転動体を介在させている。軸受４０は、内輪４０ａと、外輪４０ｂと、転動体４０ｃを有する。軸受４０は、内輪４０ａと外輪４０ｂの間に転動体４０ｃを介在させている。軸受４２は、内輪４２ａと、外輪４２ｂと、転動体４２ｃを有する。軸受４２は、内輪４２ａと外輪４２ｂの間に転動体４２ｃを介在させている。軸受４４は、内輪４４ａと、外輪４４ｂと、転動体４４ｃを有する。軸受４４は、内輪４４ａと外輪４４ｂの間に転動体４４ｃを介在させている。
【００１４】
軸受ハウジング３４の内周面には、軸受止め４８、５２、５６が配置されている。軸受止め４８は、軸受３８と軸受４０の間に配置されている。軸受止め４８は、軸受３８の外軸３８ｂと軸受４０の外輪４０ｂに接触している。軸受止め５２は、軸受４０と軸受４２の間に配置されている。軸受止め５２は、軸受４０の外輪４０ｂと軸受４２の外輪４２ｂに接触している。軸受止め５６は、軸受４２と軸受４４の間に配置されている。軸受止め５６は、軸受４２の外輪４２ｂと軸受４４の外輪４４ｂに接触している。主軸３６の外周面には、軸受止め４６、５０、５４が配置されている。軸受止め４６は、軸受３８と軸受４０の間に配置されている。軸受止め４６は、軸受３８の内輪３８ａと軸受４０の内輪４０ａに接触している。軸受止め５０は、軸受４０と軸受４２の間に配置されている。軸受止め５０は、軸受４０の内輪４０ａと軸受４２の内輪４２ａに接触している。軸受止め５４は、軸受４２と軸受４４の間に配置されている。軸受止め５４は軸受４２の内輪４２ａと軸受４４の内輪４４ａに接触している。
【００１５】
また、軸受ハウジング３４の内周面には、凸部５８が形成されている。凸部５８は、軸受ハウジング３４の内周面に沿って形成されている。さらに、軸受ハウジング３４の内周面上には、複数の緩衝手段６０、６２が軸受４４と凸部５８の間に配置されている。
【００１６】
緩衝手段６０は、受け部材６０ａと、皿バネ６０ｂ、６０ｃ、６０ｄを有する。受け部材６０ａは、皿バネ６０ｂに取り付けられている。皿バネ６０ｂは、皿バネ６０ｃに取り付けられている。皿バネ６０ｃは、皿バネ６０ｄに取り付けられている。皿バネ６０ｄは、凸部５８に取り付けられている。また、受け部材６０ａは、軸受４４の外輪４４ｂに一定圧力をかけた状態で接触して配置されている。受け部材６０ａが力を受けると、受け部材６０ａが受けた力は皿バネ６０ｂ、６０ｃ、６０ｄに伝わる。したがって、受け部材６０ａが受けた力は、皿バネ６０ｂ、６０ｃ、６０ｄにより吸収される。緩衝手段６２は、受け部材６２ａと、皿バネ６２ｂ、６２ｃ、６２ｄを有する。受け部材６２ａは、皿バネ６２ｂに取り付けられている。皿バネ６２ｂは、皿バネ６２ｃに取り付けられている。
皿バネ６２ｃは、皿バネ６２ｄに取り付けられている。皿バネ６２ｄは、凸部５８に取り付けられている。また、受け部材６２ａは、軸受４４の外輪４４ｂに一定圧力をかけた状態で接触して配置されている。受け部材６２ａが力を受けると、受け部材６２ａが受けた力は皿バネ６２ｂ、６２ｃ、６２ｄに伝わる。したがって、受け部材６２ａが受けた力は、皿バネ６２ｂ、６２ｃ、６２ｄにより吸収される。
【００１７】
例えば、プログラムミスにより、主軸３６に工具を取付けたまま加工中にワークＷと主軸３６が干渉し、主軸３６が主軸３６の軸心方向の向きＹに所定値以上の力を受けた場合、軸受３８、４０、４２、４４は、主軸３６の軸心方向の向きＹに所定値以上の力を受ける。つまり、軸受３８、４０、４２、４４は、予め機械の加工能力に基づいて計算された軸受の推力Ｆｋｇより大きな力を受ける。主軸３６が受けた所定値以上の力は、軸受３８の内輪３８ａと、軸受止め４６と、軸受４０の内輪４０ａと、軸受止め５０と、軸受４２の内輪４２ａと、軸受止め５４と、軸受４４の内輪４４ａに伝わる。軸受３８の内輪３８ａに伝わった所定値以上の力は、軸受３８の転動体３８ｃに伝わり、軸受３８の外輪３８ｂ伝わる。軸受４０の内輪４０ａに伝わった所定値以上の力は、軸受４０の転動体４０ｃに伝わり、軸受４０の外輪４０ｂ伝わる。軸受４２の内輪４２ａに伝わった所定値以上の力は、軸受４２の転動体４２ｃに伝わり、軸受４２の外輪４２ｂ伝わる。軸受４４の内輪４４ａに伝わった所定値以上の力は、軸受４４の転動体４４ｃに伝わり、軸受４４の外輪４４ｂ伝わる。軸受３８の外輪３８ｂに伝わった力は、軸受止め４８を介して軸受４０の外輪４０ｂに伝わる。軸受４０の外輪４０ｂに伝わった力は、軸受止め５２を介して軸受４２の外輪４２ｂに伝わる。軸受４２の外輪４２ｂに伝わった力は、軸受止め５６を介して軸受４４の外輪４４ｂに伝わる。このため、軸受３８は、主軸３６の軸心方向の向きＹに移動する。軸受止め４８は、主軸３６の軸心方向の向きＹに移動する。軸受４０は、主軸３６の軸心方向の向きＹに移動する。軸受止め５２は、主軸３６の軸心方向の向きＹに移動する。軸受４２は、主軸３６の軸心方向の向きＹに移動する。軸受止め５６は、主軸３６の軸心方向の向きＹに移動する。軸受４４は、主軸３６の軸心方向の向きＹに移動する。ここで、緩衝手段６０、６２は、軸受４４の外輪４４ｂに所定の圧力をかけた状態で接触している。したがって、軸受３８が受けた力は、軸受３８の内輪３８ａと、軸受３８の転動体３８ｃと、軸受３８の外輪３８ｂと、軸受止め４８と、軸受４０の外輪４０ｂと、軸受止め５２と、軸受４２の外輪４２ｂと、軸受止め５６と、軸受４４の外輪４４ｂを介して緩衝手段６０、６２に吸収される。このため、軸受３８の損傷が防止される。軸受４０が受けた力は、軸受４０の内輪４０ａと、軸受４０の転動体４０ｃと、軸受４０の外輪４０ｂと、軸受止め５２と、軸受４２の外輪４２ｂと、軸受止め５６と軸受４４の外輪４４ｂを介して緩衝手段６０、６２に吸収される。このため、軸受４０の損傷が防止される。軸受４２が受けた力は、軸受４２の内輪４２ａと、軸受４２の転動体４２ｃと、軸受４２の外輪４２ｂと、軸受止め５６と、軸受４４の外輪４４ｂを介して緩衝手段６０、６２に吸収される。このため、軸受４２の損傷が防止される。軸受４４が受けた力は、軸受４４の内輪４４ａと、軸受４４の転動体４４ｃと、軸受４４の外輪４４ｂを介して緩衝手段６０、６２に吸収される。このため、軸受４４の損傷が防止される。つまり、軸受３８、４０、４２、４４が所定値以上の力を受けると、緩衝手段６０の皿バネ６０ｂ、６０ｃ、６０ｄと、緩衝手段６２の皿バネ６２ｂ、６２ｃ、６２ｄがダンパーの役目をなし、軸受３８、４０、４２、４４を破壊することなく、受けた力を吸収して軸受３８、４０、４２、４４と主軸３６を保護する。尚、緩衝手段６０、６２は、軸受４４の外輪４４ｂに所定の圧力をかけた状態で接触しているため、主軸が回転中であっても、静止していても軸受３８、４０、４２、４４の損傷は防止される。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、軸受が主軸の軸心方向に急激な荷重や衝撃等の力を受けても、それらの荷重や衝撃等の力が複数の緩衝手段（皿バネ）により吸収されるため、軸受の損傷が防止されて軸受が保護される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施例による軸受保護構造の概略図。
【図２】図１に示される工作機械の主軸頭の一部を拡大した図。
【符号の説明】
３４軸受ハウジング
３８、４０、４２、４４軸受
６０、６２緩衝手段
３０主軸頭
３６主軸
３８ａ、４０ａ、４２ａ、４４ａ内輪
３８ｂ、４０ｂ、４２ｂ、４４ｂ外輪
３８ｃ、４０ｃ、４２ｃ、４４ｃ転動体
６０ａ、６２ａ受け部材
６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ皿バネ

Claims

軸受ハウジングの中に軸受を備え、軸受で、軸受の内輪に固定した主軸を回転支持し、軸受ハウジングに対して軸受の外輪が緩衝手段を介して所定の圧力をかけられた状態で設けられ、軸受の外輪が主軸の軸心方向に所定値以上の力を受けると、軸受の外輪が受けた力を緩衝手段によって吸収する構成にし、
軸受ハウジング（３４）の内周面には、複数の軸受（３８、４０、４２、４４）が軸心方向に並べて配置されており、それらの軸受（３８、４０、４２、４４）の内輪（３８ａ、４０ａ、４２ａ、４４ａ）および外輪（３８ｂ、４０ｂ、４２ｂ、４４ｂ）の間にそれぞれ１つずつ内輪用および外輪用の軸受止め（４６、４８、５０、５２、５４、５６）が配置されており、
軸受（３８、４０、４２、４４）の内輪（３８ａ、４０ａ、４２ａ、４４ａ）とそれらの間に配置された内輪用の軸受止め（４６、５０、５４）は、主軸に対して固定されており、軸受（３８、４０、４２、４４）の外輪（３８ｂ、４０ｂ、４２ｂ、４４ｂ）とそれらの間に配置された外輪用の軸受止め（４８、５２、５６）は、そのような軸受（３８、４０、４２、４４）の内輪（３８ａ、４０ａ、４２ａ、４４ａ）とそれらの間に配置された内輪用の軸受止め（４６、５０、５４）に対して、軸心方向に相対的に移動可能になっており、
さらに、軸受ハウジング（３４）の内周面には、凸部（５８）が形成されており、その凸部（５８）と軸受（４４）との間に第１及び第２緩衝手段（６０、６２）が配置されており、
第１緩衝手段（６０）は、第１受け部材（６０ａ）と、第１、第２及び第３皿バネ（６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ）を有し、その第１受け部材（６０ａ）は、第１皿バネ（６０ｂ）に取り付け、その第１皿バネ（６０ｂ）は、第２皿バネ（６０ｃ）に取り付け、その第２皿バネ（６０ｃ）は、第３皿バネ（６０ｄ）に取り付け、その第３皿バネ（６０ｄ）は、凸部（５８）に取り付け、第１受け部材（６０ａ）は、軸受（４４）の外輪（４４ｂ）に一定圧力をかけた状態で接触して配置されており、第１受け部材（６０ａ）が力を受けると、その第１受け部材（６０ａ）が受けた力は、第１、第２及び第３皿バネ（６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ）に伝わり、第１受け部材（６０ａ）が受けた力は、第１、第２及び第３皿バネ（６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ）により吸収され、
第２緩衝手段（６２）は、第２受け部材（６２ａ）と、第１、第２及び第３皿バネ（６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ）を有し、第２受け部材（６２ａ）は、第４皿バネ（６２ｂ）に取り付け、その第４皿バネ（６２ｂ）は、第５皿バネ（６２ｃ）に取り付け、その第５皿バネ（６２ｃ）は、第６皿バネ（６２ｄ）に取り付け、その第６皿バネ（６２ｄ）は、凸部（５８）に取り付け、第２受け部材（６２ａ）は、軸受（４４）の外輪（４４ｂ）に一定圧力をかけた状態で接触して配置されており、第２受け部材（６２ａ）が力を受けると、その第２受け部材（６２ａ）が受けた力は、第４、第５及び第６皿バネ（６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ）に伝わり、第２受け部材（６２ａ）が受けた力は、第４、第５及び第６皿バネ（６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ）により吸収されることを特徴とする軸受保護構造。