JP5842982B2 - Bearing device, rotary table of machine tool, and spindle device - Google Patents
Bearing device, rotary table of machine tool, and spindle device Download PDFInfo
- Publication number
- JP5842982B2 JP5842982B2 JP2014232570A JP2014232570A JP5842982B2 JP 5842982 B2 JP5842982 B2 JP 5842982B2 JP 2014232570 A JP2014232570 A JP 2014232570A JP 2014232570 A JP2014232570 A JP 2014232570A JP 5842982 B2 JP5842982 B2 JP 5842982B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure fluid
- sleeve
- bearing
- ring
- pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Turning (AREA)
- Mounting Of Bearings Or Others (AREA)
- Rolling Contact Bearings (AREA)
Description
本発明は、軸受装置、及び工作機械の回転テーブル並びにスピンドル装置に関し、より詳細には、転がり軸受に付与される予圧を切換え可能な軸受装置、及び工作機械の回転テーブル並びにスピンドル装置に関する。 The present invention relates to a bearing device, a rotary table of a machine tool, and a spindle device, and more particularly to a bearing device capable of switching a preload applied to a rolling bearing, and a rotary table of a machine tool and a spindle device.
従来、工作機械の回転テーブル等に用いられる転がり軸受には、高い剛性を備えるクロスローラや、スリーローラ軸受等が広く使用されていた。しかし、これらの軸受は、構造上の問題からスピン滑りが大きく、高速回転には不向きである問題があった。近年、剛性ではクロスローラやスリーローラ軸受にやや劣るものの、高速回転に適したアンギュラ玉軸受が採用されつつある。アンギュラ玉軸受の使用に際しては、予圧を与えるのが一般的であるが、低速回転での位置決め及び旋回においては重予圧を付与して剛性を高め、高速回転での旋削においては軽予圧を付与することが望ましい。このため、低速回転と高速回転とが切り換えて使用される回転軸においては、予圧面での矛盾が生じる。 Conventionally, a cross roller having a high rigidity, a three-roller bearing, or the like has been widely used as a rolling bearing used for a rotary table or the like of a machine tool. However, these bearings have a problem that they have large spin slip due to structural problems and are not suitable for high-speed rotation. In recent years, angular ball bearings suitable for high-speed rotation are being adopted, although the rigidity is somewhat inferior to cross roller and three roller bearings. When using angular contact ball bearings, preload is generally applied, but heavy positioning is applied for positioning and turning at low speed to increase rigidity, and light preload is applied for turning at high speed. It is desirable. For this reason, in the rotating shaft used by switching between the low speed rotation and the high speed rotation, a contradiction occurs in the preload surface.
一方、工作機械のスピンドルにおいては、予圧の大きさを切換え可能な装置が種々考案されている。例えば、主軸を支持する軸受の外輪とハウジングの間に予圧調整リングを設け、ハウジングに設けられた供給部から圧力流体を供給し、予圧調整リングを介して外輪を縮径させて予圧切換えを行うようにした予圧可変式軸受ユニットが知られている(例えば、特許文献1参照。)。また、上記の予圧調整リングとハウジングの間に溝を形成して圧力流体による圧力が予圧調整リングに均等にかかるように改良したものや(例えば、特許文献2参照。)、予圧調整リングとハウジングとをピンで連結して、クリープ発生を防止するようにしたものが開示されている(例えば、特許文献3参照。)。さらに、アンギュラ玉軸受において、断面U字状の溝部を有するスリーブを用いて、溝部とハウジングの内周面又は軸の外周面との間に圧力室を設け、圧力流体の供給により予圧の大きさを切換え可能としたものが開示されている(例えば、特許文献4参照。)。 On the other hand, various devices capable of switching the magnitude of the preload have been devised for the spindle of a machine tool. For example, a preload adjusting ring is provided between the outer ring of the bearing that supports the main shaft and the housing, pressure fluid is supplied from a supply portion provided in the housing, and the outer ring is reduced in diameter through the preload adjusting ring to switch the preload. Such a preload variable bearing unit is known (for example, see Patent Document 1). Further, a groove is formed between the above preload adjusting ring and the housing so that the pressure by the pressure fluid is applied evenly to the preload adjusting ring (for example, see Patent Document 2), the preload adjusting ring and the housing. Are connected with pins to prevent the occurrence of creep (for example, see Patent Document 3). Further, in the angular ball bearing, a pressure chamber is provided between the groove portion and the inner peripheral surface of the housing or the outer peripheral surface of the shaft using a sleeve having a groove portion having a U-shaped cross section. Has been disclosed (see, for example, Patent Document 4).
しかしながら、特許文献1〜3に記載の予圧可変式軸受ユニットは、予圧調整リングの径方向の位置決めをハウジングで、軸方向の位置決めを予圧調整リングの両側に設けた間座で行う構造であること、また予圧調整リングに圧力室を封止するためのOリングを設ける必要があることから、軸受ユニットの軸方向長さが長くなる問題がある。このため、軸方向長さが制限される工作機械の回転テーブルには、採用し難い問題があった。また、圧力流体により予圧調整リングを圧縮することにより、ハウジングと予圧調整リング間の隙間が増大し、軸受装置系全体の剛性が低下して予圧付与の効果が低減してしまう虞があった。特許文献2に記載の予圧可変式軸受ユニットでは、圧力流体による圧力が均等にかかるように予圧調整リングに溝を設けているが、予圧調整リングの厚さが一様でなくなるため、予圧調整リングが均等に圧縮されず、結果として外輪を均等に縮径させることができず、改善の余地があった。工作機械の回転テーブルやスピンドルの場合、外輪や内輪の変形により、回転精度が変化することは、加工面の引き目や光沢劣化などの性状不良につながるため、これらに配慮した考案が望まれていた。
さらに、特許文献4においても、圧力流体によりスリーブが圧縮又は膨張することにより、スリーブと、ハウジング又は軸と間の隙間が増大し、軸受装置の系全体の剛性が低下する可能性があった。
However, the variable preload bearing unit described in
Further, in Patent Document 4, there is a possibility that the clearance between the sleeve and the housing or the shaft increases due to the compression or expansion of the sleeve by the pressure fluid, and the rigidity of the entire system of the bearing device is lowered.
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、軸方向長さを長くすることなく、系全体の剛性を高めつつ、予圧を連続的或いは段階的など、必要に応じて切換え可能で、且つ軸受回転精度を良好に維持できる軸受装置、及びこの軸受装置を備える工作機械の回転テーブル並びにスピンドル装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and its purpose is to increase the rigidity of the entire system without increasing the axial length, and to increase the rigidity of the preload continuously or stepwise as necessary. It is an object of the present invention to provide a bearing device that can be switched and maintain good bearing rotation accuracy, and a rotary table and spindle device of a machine tool including the bearing device.
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
(1) 外輪、内輪、および接触角を有して前記外輪および前記内輪間に転動自在に配設された複数の転動体を有するアンギュラ軸受と、
前記外輪の外周面に嵌合され、圧力流体を供給可能な密閉された圧力室が内部に形成された中空断面を有する環状のスリーブと、
を備え、前記圧力室に供給される前記圧力流体の圧力によって前記アンギュラ軸受の予圧を切換可能な軸受装置であって、
前記圧力室の径方向内側周面は、前記接触角の延長線と交差するように形成されており、
前記スリーブの側部には、前記圧力室に開口する圧力流体供給穴が形成され、
前記圧力流体を供給する配管の先端に取り付けられる取付治具は、前記圧力流体供給穴に固定されると共に、前記取付治具の一部は、ハウジング又は前記ハウジングに締結される外輪押えに形成された、前記配管が配索される配管用穴に配置されていることを特徴とする軸受装置。
(2) 外輪、内輪、および接触角を有して前記外輪および前記内輪間に転動自在に配設された複数の転動体を有するアンギュラ軸受と、
前記内輪の内周面に嵌合され、圧力流体を供給可能な密閉された圧力室が内部に形成された中空断面を有する環状のスリーブと、
を備え、前記圧力室に供給される前記圧力流体の圧力によって前記アンギュラ軸受の予圧を切換可能な軸受装置であって、
前記圧力室の径方向外側周面は、前記接触角の延長線と交差するように形成されており、
前記スリーブの側部には、前記圧力室に開口する圧力流体供給穴が形成され、
前記圧力流体を供給する配管の先端に取り付けられる取付治具は、前記圧力流体供給穴に固定されると共に、前記取付治具の一部は、軸に形成された、前記配管が配索される配管用穴に配置されていることを特徴とする軸受装置。
(3) 前記アンギュラ軸受には、定位置予圧が予め付与されることを特徴とする上記(1)または(2)に記載の軸受装置。
(4) 前記アンギュラ軸受は、背面組合せ、または正面組合せされた一対のアンギュラ軸受からなり、
前記スリーブの幅は、前記一対のアンギュラ軸受の各軸方向外端面間の幅以下であることを特徴とする上記(1)から(3)のいずれかに記載の軸受装置。
(5) 上記(1)から(4)のいずれかに記載の軸受装置を備えることを特徴とする工作機械の回転テーブル。
(6) 上記(1)から(4)のいずれかに記載の軸受装置を備えることを特徴とする工作機械のスピンドル装置。
The above object of the present invention can be achieved by the following constitution.
(1) An angular bearing having an outer ring, an inner ring, and a plurality of rolling elements that have a contact angle and are arranged between the outer ring and the inner ring so as to be freely rollable;
An annular sleeve having a hollow cross section, which is fitted to the outer peripheral surface of the outer ring and has a sealed pressure chamber formed therein, capable of supplying pressure fluid;
A bearing device capable of switching the preload of the angular bearing by the pressure of the pressure fluid supplied to the pressure chamber,
A radially inner circumferential surface of the pressure chamber is formed so as to intersect with an extension line of the contact angle,
A pressure fluid supply hole that opens to the pressure chamber is formed in a side portion of the sleeve,
A mounting jig attached to the tip of the pipe for supplying the pressure fluid is fixed to the pressure fluid supply hole, and a part of the mounting jig is formed on a housing or an outer ring presser fastened to the housing. Further, the bearing device is arranged in a hole for piping in which the piping is routed.
(2) an angular bearing having an outer ring, an inner ring, and a plurality of rolling elements that have a contact angle and are arranged between the outer ring and the inner ring so as to be freely rollable;
An annular sleeve having a hollow cross section, which is fitted to the inner peripheral surface of the inner ring and has a sealed pressure chamber formed therein capable of supplying pressure fluid;
A bearing device capable of switching the preload of the angular bearing by the pressure of the pressure fluid supplied to the pressure chamber,
The radially outer peripheral surface of the pressure chamber is formed so as to intersect with an extension line of the contact angle,
A pressure fluid supply hole that opens to the pressure chamber is formed in a side portion of the sleeve,
A mounting jig attached to the tip of a pipe for supplying the pressure fluid is fixed to the pressure fluid supply hole, and a part of the mounting jig is formed on a shaft, and the pipe is routed. A bearing device arranged in a hole for piping.
(3) A fixed position preload is preliminarily applied to the angular bearing, and the bearing device according to (1) or (2) above.
(4) The angular bearing is composed of a pair of angular bearings combined in the rear or front direction,
4. The bearing device according to any one of (1) to (3), wherein a width of the sleeve is equal to or less than a width between outer end surfaces in the axial direction of the pair of angular bearings.
(5) A rotary table for a machine tool comprising the bearing device according to any one of (1) to (4).
(6) A spindle device for a machine tool, comprising the bearing device according to any one of (1) to (4).
本発明の軸受装置によれば、アンギュラ軸受と、圧力流体を供給可能な圧力室が内部に形成され、外輪の外周面又は内輪の内周面に嵌合する、中空断面を有した環状のスリーブと、を備え、圧力室の径方向内側周面または径方向外側周面が、接触角の延長線と交差するように形成されている。これにより、圧力流体を圧力室に供給することによって、スリーブを介して外輪を縮径、又は内輪を拡径させてアンギュラ軸受の予圧を切り換えることが可能となる。また、圧力室が内部に形成されるため、同時にスリーブの外径が拡径してスリーブとハウジングとが密着し、又はスリーブの内径が縮径してスリーブと軸とが密着して、軸受装置系の剛性が高められる。 According to the bearing device of the present invention, an angular bearing and an annular sleeve having a hollow cross-section, in which a pressure chamber capable of supplying pressure fluid is formed, and is fitted to the outer peripheral surface of the outer ring or the inner peripheral surface of the inner ring. And the radially inner circumferential surface or the radially outer circumferential surface of the pressure chamber is formed so as to intersect the extended line of the contact angle. Thus, by supplying the pressure fluid to the pressure chamber, it is possible to switch the preload of the angular bearing by reducing the diameter of the outer ring or expanding the diameter of the inner ring via the sleeve. Further, since the pressure chamber is formed inside, the outer diameter of the sleeve is enlarged at the same time and the sleeve and the housing are in close contact, or the inner diameter of the sleeve is reduced and the sleeve and the shaft are in close contact with each other. The rigidity of the system is increased.
また、圧力流体供給穴に固定される取付治具の一部が配管用穴に配置されているので、スリーブの回り止め機能を与えることができる。 In addition, since a part of the mounting jig fixed to the pressure fluid supply hole is disposed in the piping hole, it is possible to provide a sleeve anti-rotation function.
更にまた、アンギュラ軸受には、定位置予圧が予め付与されているので、圧力流体の圧力室への供給を制御することによって、高速回転時には軽予圧、低速回転時には重予圧に切り換え、回転数に適合した予圧を付与することができる。また、必要に応じて、圧力流体の供給の制御により、予圧を2段階以上の多段、或いは連続的に切換えてもよい。 Furthermore, since the angular bearing is preliminarily provided with a fixed position preload, by controlling the supply of pressure fluid to the pressure chamber, the preload is switched to light preload during high speed rotation and heavy preload during low speed rotation. A suitable preload can be applied. Further, if necessary, the preload may be switched in two or more stages or continuously by controlling the supply of the pressure fluid.
さらに、スリーブの幅が、一対のアンギュラ軸受の各軸方向外端面間の幅以下であるので、軸方向長さを長くすることなく、予圧切換え可能な軸受装置が得られ、この予圧切換え可能な軸受装置が組み込まれることによる機械装置の長軸化も抑えることが可能となる。 Further, since the width of the sleeve is equal to or less than the width between the axial outer end surfaces of the pair of angular bearings, a bearing device capable of switching the preload without increasing the axial length is obtained. It is also possible to suppress the long axis of the mechanical device due to the incorporation of the bearing device.
このような軸受装置は、回転速度が低速及び高速に切り換えて使用され、且つ軸方向長さに制限がある工作機械の回転テーブルやスピンドル装置に適用するのに好適である。 Such a bearing device is suitable for application to a rotary table or a spindle device of a machine tool that is used by switching the rotational speed between a low speed and a high speed and has a limited axial length.
以下、本発明に係る軸受装置の各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
(第1実施形態)
図1は本発明の第1実施形態に係る軸受装置が適用された回転テーブルの断面図である。この工作機械の回転テーブル10は、ハウジング11、軸受装置12、およびテーブル13を備える。軸受装置12は、テーブル13の回転軸14を回転自在にハウジング11に支持する。回転テーブル10は、回転軸14に外嵌固定されたロータ15と、ロータ15に対向してハウジング11に内嵌固定されたステータ16とからなるモータ17を備え、ステータ16に電力を供給することよって、回転軸14、即ちテーブル13が回転可能となっている。
Hereinafter, each embodiment of the bearing device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a sectional view of a turntable to which a bearing device according to a first embodiment of the present invention is applied. The rotary table 10 of the machine tool includes a
図2に示すように、軸受装置12は、内輪21、外輪22、及び内外輪21、22間に転動自在に配置された複数の転動体である玉23をそれぞれ有し、背面組合せされた一対のアンギュラ軸受24,24と、各外輪22,22の外周面22a,22aに外嵌される環状のスリーブ30とを備える。
As shown in FIG. 2, the bearing
各外輪22,22は、スリーブ30を介してハウジング11に内嵌されている。具体的には、スリーブ30がハウジング11に内嵌され、このスリーブ30に各外輪22,22が内嵌される。各外輪22,22は、ハウジング11に締結される外輪押え25によってハウジング11に設けられた段部26との間に狭持されて固定されている。ハウジング11とスリーブ30との嵌合、およびスリーブ30とアンギュラ軸受24,24の各外輪22,22との嵌合は、しまり嵌め、中間ばめ、すきま嵌めのいずれのはめあいであってもよい。
Each
また、各内輪21,21は、回転軸14の小径部14aに外嵌され、回転軸14に締結される内輪押え27によって軸方向に押圧されて回転軸14の段部28との間に狭持されて固定されている。これにより、一対のアンギュラ軸受24,24には、定位置予圧(後述する軽予圧)が付与される。
Each
図3も参照して、スリーブ30は、略同じ軸方向幅を有し、互いに嵌合する内径側リング31と、外径側リング32とから構成される。内径側リング31は、外周面の軸方向両端部に外向きフランジ31aを有し、外周面の軸方向中間部に環状外周溝33が形成される。また、外径側リング32は、内周面の軸方向両端部に内向きフランジ32aを有し、内周面の軸方向中間に環状内周溝34が形成されている。即ち、内径側リング31および外径側リング32の軸方向中間部は、径方向に容易に弾性変形可能な一様厚さの薄肉部となっている。
Referring also to FIG. 3, the
外径側リング32は、その軸方向両端部が内径側リング31にしまり嵌め、圧入、焼きばめ等がされて外嵌する。これにより、環状外周溝33と環状内周溝34とによって中空断面が画成され、密閉した圧力室35がスリーブ30の内部に形成される。
The outer
内径側リング31と外径側リング32の軸方向両端部の2ヶ所の嵌合部の直径は、内径側リング31と外径側リング32との組付け性を考慮すると、図3に示すように、互いに直径が異なることが好ましい。なお、内径側リング31と外径側リング32の嵌合部の直径は、同じ直径であってもよい。
The diameters of the two fitting portions at both axial ends of the inner
図2に示すように、スリーブの側部、即ち、外径側リング32の内向きフランジ32aには、圧力室35に連通する圧力流体供給穴36が形成され、圧力流体供給穴36に螺合して取り付けられた取付治具としてのニップル38に接続される配管37を介して不図示の圧力流体供給装置が接続されている。これにより、配管37を介して圧力流体供給装置から圧力流体が圧力室35に供給される。
As shown in FIG. 2, a pressure
配管37およびニップル38の一部は、外輪押え25に設けられた配管用穴25a内に配置されているので、ニップル38がスリーブ30の回止めとしても機能し、ピンなどの専用の回止めを設ける必要はない。圧力流体としては、圧縮空気や圧力油などの任意の圧力流体が使用可能である。
Since a part of the
内径側リング31は、圧力室35の径方向内側周面を構成する環状外周溝33の外周面が、軸方向において、一対のアンギュラ軸受24,24の接触角αの延長線CLと、位置Pa,Paにおいて交差するように形成されている。このため、内径側リング31の環状外周溝33の軸方向長さL3は、一対のアンギュラ軸受24,24の接触角αの延長線CLが環状外周溝33の外周面と交差する位置Pa,Pa間の長さL4より長い(L4<L3)。
In the
また、図3に示すように、スリーブ30の軸方向長さL2は、一対のアンギュラ軸受24,24の各軸方向外端面間の幅L1と等しいか或いは幅L1より、望ましくは、0〜0.5mm、より望ましくは、0.010〜0.050mm程度小さくなっている(L2≦L1)。
As shown in FIG. 3, the axial length L2 of the
一対のアンギュラ軸受24,24の各外輪22,22は、ハウジング11に締結される外輪押え25によって軸方向に0.01mm〜0.03mm程度圧縮されて固定されている。また、スリーブ30の圧力室35の軸方向中間部は、薄肉部となっているので、軸方向力が加わると形状が歪み、軸受外輪を不均一に変形させる可能性がある。従って、スリーブ30の軸方向長さL2は、一対のアンギュラ軸受24,24の各軸方向外端面間の幅L1より小さいほうが望ましい。
The outer rings 22 and 22 of the pair of
図4は肉厚円筒に作用する圧力と外径収縮量との関係式を説明するための断面図であり、スリーブ30に圧力流体の圧力を作用させたとき、内径側リング31の溝部の収縮量は、式(1)から求められる。
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the relational expression between the pressure acting on the thick cylinder and the outer diameter contraction amount. When the pressure fluid is applied to the
ここで、ΔDは内径側リング31の溝外径収縮量、Dは溝外径、dは内径、Pは圧力流体の圧力、Eはヤング率、υはポアソン比である。
Here, ΔD is the groove outer diameter contraction amount of the
式(1)から分かるように、内径dが外径Dに近づくほど、換言すれば、肉厚(D−d)が小さくなるほど、外径収縮量ΔDが大きくなり、各外輪22,22に作用する径方向圧縮力が大きくなる。従って、圧力流体の圧力を有効にアンギュラ軸受24、24に作用させるためには、内径側リング31の溝部の径方向厚さ(肉厚)(D−d)/2を可能な限り小さくすることが望ましい。
As can be seen from the equation (1), the closer the inner diameter d is to the outer diameter D, in other words, the smaller the wall thickness (D−d) is, the larger the outer diameter shrinkage ΔD is, which acts on the
図5は、背面組合せされた一対のアンギュラ軸受24,24の各外輪22,22全面に圧力流体の圧力が作用した、換言すれば、径方向厚さ((D−d)/2)が零と仮定したスリーブ30に、圧力流体の圧力が作用したときの圧力流体の圧力と、本圧力によって外輪22,22が収縮変形した際に生じる軸受予圧の変化(増加)の関係を示している。ここで、図5は、内径170mm×外径215mm×幅13.5mmの軸受寸法を有し、材質が軸受鋼である各アンギュラ軸受24,24と、機械構造用炭素鋼からなるスリーブとを使用して、スリーブ油圧負荷前の初期予圧荷重を1000Nとして計算した結果である。この図5から分かるように、軸受予圧は、圧力流体の圧力にほぼ比例して変化するので、圧力流体の圧力を制御することによって、予圧の切換えが可能となる。
FIG. 5 shows that the pressure fluid pressure is applied to the entire
以下、圧力流体の供給によるスリーブ、軸受、および軸受装置の変形前後の状態を示す図6に基づいて、本実施形態の作用を説明する。 Hereinafter, based on FIG. 6 which shows the state before and behind a deformation | transformation of the sleeve by the supply of pressure fluid, a bearing, and a bearing apparatus, the effect | action of this embodiment is demonstrated.
第1実施形態の軸受装置12は、図6(b)に示すように、アンギュラ軸受24,24を組み合わせた際、無負荷状態では、一般的に、各軸受24,24の接触角の延長線CLが交差する位置から遠い方の軌道輪(内輪又は外輪)にすきまgが設定されており、このすきまを埋める方向に通常すきまgが密着するまで荷重pを与えることで軸受内に予圧が付与される。このため、背面組合せされた一対のアンギュラ軸受24,24の各内輪21,21が、互いに接近する方向に押圧されることで定位置予圧(軽予圧)が付与される。一般的に、回転輪である各内輪21,21は回転軸14にしまり嵌めで嵌合されているので、予圧による軸受の変形は各外輪22,22に現れる。即ち、予圧をかけることによって、各外輪22,22には玉23を介して矢印A方向の力が作用し、接触角αの延長線CLと各外輪22,22の外周面22a,22aとが交差する位置の近傍を中心として径方向外方に弾性変形(拡径)している。
In the
一方、圧力流体供給装置から供給される圧力流体が、圧力流体供給穴36を介して圧力室35に供給されると、図6(a)に示すように、スリーブ30の薄肉部(軸方向中間部)が、径方向に弾性変形する。即ち、内径側リング31の薄肉部は、径方向内側に弾性変形して縮径し、外径側リング32の薄肉部は、径方向外側に弾性変形して拡径する。このとき、スリーブ30の変形量の大きな位置は、略軸方向中心部付近となり、背面組合せされた一対のアンギュラ軸受24,24に予圧が付与されたときの各外輪22,22の弾性変形位置、即ち、接触角αの延長線CLと各外輪22,22の外周面22a,22aとが交差する位置と対応する。
On the other hand, when the pressure fluid supplied from the pressure fluid supply device is supplied to the
従って、図6(c)に示すように、圧力流体を圧力室35に供給すると、スリーブ30が弾性変形し(内径側リング31が縮径し)、一対のアンギュラ軸受24,24の各外輪22,22、特に定位置予圧によって弾性変形(拡径)している位置近傍が径方向に圧縮されて、各外輪22,22とスリーブ30との変形が相殺される。これにより、一対のアンギュラ軸受24,24には、予め付与されている定位置予圧に加えて、更に圧力流体による予圧が加わって重予圧が付与される。
Accordingly, as shown in FIG. 6C, when the pressure fluid is supplied to the
また、同時に、外径側リング32の薄肉部が径方向外方に拡径して、外径側リング32がハウジング11に当接し、ハウジング11とスリーブ30との間の密着により接触剛性が大きくなり、系全体の剛性も向上する。これにより、従来問題となっていた、圧力流体を供給したとき、ハウジング11とスリーブ30間の隙間が増大し、結果として軸受装置12の系全体の剛性が低下するという問題が解消される。同様の効果により、スリーブ30とハウジング11がすきま嵌合されている場合、スリーブ30の外径側リング32の拡径によるスリーブ30とハウジング11間のすきまの減少により、スリーブ30とハウジング11の同軸度が向上し、回転精度が向上する。
At the same time, the thin portion of the outer
従って、圧力室35に供給する圧力流体を制御することによって、一対のアンギュラ軸受24,24の予圧を軽予圧、および重予圧に切り換えることができる。これにより、回転軸14を高速回転させるときには、定位置予圧による軽予圧を付与し、低速回転させるときには、圧力室35に圧力流体を供給して重予圧を付与する。
Therefore, by controlling the pressure fluid supplied to the
なお、ハウジング11とスリーブ30との嵌合、およびスリーブ30とアンギュラ軸受24,24の各外輪22,22との嵌合は、しまり嵌め、中間ばめ、すきま嵌め、のいずれのはめあいであってもよいとしたが、スリーブ30の外径を拡径させると共に、内径を縮径させることによって、スリーブ30をハウジング11およびアンギュラ軸受24,24の各外輪22,22に接触させ、圧力流体の圧力をハウジング11および各外輪22,22に確実に伝達することができるように、ハウジング11とスリーブ30、およびスリーブ30と各外輪22,22間の隙間C1、C2は、可能な限り小さいことが望ましく、組み立て性を考慮すると、例えば、5〜30μm程度にすることが好ましい。
The fitting between the
また、スリーブ30が、互いに嵌合する内径側リング31と外径側リング32とにより形成される場合、両リング31、32の嵌合によってスリーブ30の内外径が変化して、ハウジング11および各外輪22,22とのはめあいに影響を及ぼす虞があるが、両リング31、32の嵌合後に、スリーブ30の内外周面を仕上げ加工して精度管理することにより、ハウジング11および各外輪22,22との嵌合を適正状態に管理することができる。
In addition, when the
以上説明したように、本実施形態の軸受装置12では、一対のアンギュラ軸受24,24の定位置予圧による弾性変形位置に、スリーブ30を介して圧力流体による圧力を作用させるようにしたので、従来の軸受装置とは異なり、外輪の全面に圧力流体による圧力を作用させる必要がない。従って、スリーブ30の軸方向幅L2を、一対のアンギュラ軸受24,24の各軸方向外端面間の幅L1より小さくすることができ、軸受装置12の長さを長くすることなく、予圧切換え可能な軸受装置12とすることができる。
As described above, in the
また、スリーブ30は、密閉された環状の圧力室が内部に形成されるので、スリーブが径方向両側に変形し、各外輪22,22に圧力を与えると同時にハウジング11にも圧力が与えられるため、スリーブ30とハウジング11間の密着により、系全体の剛性も向上することができる。
Further, since the
さらに、スリーブ30は、内径側リング31と外径側リング32との嵌合により圧力室35が形成されるので、嵌合部のしめしろを管理することにより、流体圧力を漏れなく運用することが可能であるため、従来必要とされた、圧力室を封止するためのOリングを削除することができる。
Further, since the
また、圧力流体供給穴36に固定されるニップル38の一部が外輪押え25に設けられた配管用穴25aに配置されているので、スリーブの回り止め機能を与えることができる。
なお、本実施形態の軸受装置12は、背面組合せされた一対のアンギュラ軸受24,24について説明したが、正面組合せされた一対のアンギュラ軸受24,24にも同様に適用される。
In addition, since a part of the
In addition, although the
(第2実施形態)
図7は背面組合せされたアンギュラ軸受を外輪回転機構に適用した第2実施形態の軸受装置の要部断面図である。第2実施形態の軸受装置40では、一対のアンギュラ軸受24,24が背面組合せで配設され、スリーブ30は、各内輪21,21の内周面と固定軸41の外周面との間に配置される。即ち、各内輪21,21は、スリーブ30を介して固定軸41に外嵌し、各外輪22,22は、ハウジング11に内嵌している。そして、各内輪21,21は、固定軸41に締結される内輪押え27によって軸方向に押圧されて固定軸41の段部28との間に狭持されて固定されている。また、各外輪22,22は、回転するハウジング11に内嵌され、ハウジング11に締結される外輪押え25によってハウジング11に設けられた段部26との間に狭持されて固定されている。これにより、一対のアンギュラ軸受24,24には、定位置予圧(軽予圧)が付与される。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part of a bearing device according to a second embodiment in which an angular bearing combined with a back surface is applied to an outer ring rotating mechanism. In the
スリーブ30は、第1実施形態のスリーブと同様に、外周面の軸方向中間部に環状外周溝33が形成された内径側リング31と、内周面の軸方向中間に環状内周溝34が形成された外径側リング32と、が互いに嵌合して、スリーブ30の内部に密閉した環状の圧力室35が形成されている。
Similar to the sleeve of the first embodiment, the
外径側リング32は、圧力室35の径方向外側周面を構成する環状内周溝34の内周面が、軸方向において、一対のアンギュラ軸受24,24の接触角αの延長線CLと、位置Pa、Paにおいて交差するように形成されている。即ち、外径側リング32の環状内周溝34の軸方向長さL3は、一対のアンギュラ軸受24,24の接触角αの延長線CLが環状内周溝34の内周面と交差する位置Pa,Pa間の長さL4より長い(L4<L3)。また、環状内周溝34を形成するスリーブ30の軸方向中間部は、径方向に容易に弾性変形可能な薄肉部を構成している。
In the outer
また、外径側リング32の内向きフランジ32aには、圧力室35に連通する圧力流体供給穴36が形成され、配管37、ニップル38を介して不図示の圧力流体供給装置に接続されて圧力流体が供給される。
A pressure
この場合にも、配管37およびニップル38の一部は、固定軸41に設けられた配管用穴41a内に配置されているので、ニップル38がスリーブ30の回止めとしても機能し、ピンなどの専用の回止めを設ける必要はない。
Also in this case, since the
一対のアンギュラ軸受24,24に重予圧を付与する場合、圧力流体供給穴36から圧力室35に圧力流体を供給してスリーブ30(内径側リング31及び外径側リング32)の薄肉部を径方向外方に弾性変形(拡径)させ、各内輪21,21を径方向外方に押圧して拡径することによって、一対のアンギュラ軸受24,24に予め付与されている定位置予圧(軽予圧)に加えて、更に圧力流体による予圧を加えて重予圧を付与する。また、この際、スリーブ30は、各内輪21,21に圧力を与えると同時に固定軸41にも圧力が与えられるため、スリーブ30と固定軸41との間の密着により、系全体の剛性を向上することができる。
なお、その他の構成及び作用については、第1実施形態の軸受装置12と同様である。
When a heavy preload is applied to the pair of
In addition, about another structure and effect | action, it is the same as that of the
尚、本実施形態の軸受装置40は、背面組合せされた一対のアンギュラ軸受24,24について説明したが、正面組合せされた一対のアンギュラ軸受24,24にも同様に適用される。
In addition, although the
(第3実施形態)
図8は肉薄外輪を有する背面組合せされたアンギュラ軸受を内輪回転機構に適用した軸受装置の要部断面図である。図8に示す一対のアンギュラ軸受24,24は、転動体23のピッチ円直径φdmが、各外輪22,22の外径と、各内輪21,21の内径との平均直径(φD+φd)/2より大きく設定されている(φdm>(φD+φd)/2)。ここで、φDは各外輪22,22の外径であり、φdは各内輪21,21の内径である。即ち、第1および第2実施形態で説明した通常のアンギュラ軸受24,24に対して、各外輪22,22が肉薄に形成され、各内輪21,21が肉厚に形成されている。
(Third embodiment)
FIG. 8 is a cross-sectional view of a main part of a bearing device in which an angular bearing combined with a back surface having a thin outer ring is applied to an inner ring rotating mechanism. In the pair of
図4および式(1)で説明したように、肉厚円筒の外周に圧力をかけたとき、肉厚が薄いほど外径収縮量が大きくなるので、本実施形態のように各外輪22,22の肉厚を薄肉に形成することにより、圧力流体の圧力がより有効に作用して、アンギュラ軸受24,24に大きな予圧を付与することができる。
その他の構成及び作用については、第1実施形態の軸受装置12と同様である。
As described with reference to FIG. 4 and Formula (1), when pressure is applied to the outer periphery of the thick cylinder, the outer diameter shrinkage increases as the wall thickness decreases, so that each
About another structure and effect | action, it is the same as that of the
(第4実施形態)
図9は非分割型スリーブを備えた軸受装置が内輪回転機構に適用された要部断面図である。本実施形態のスリーブ50は、内径側リング31と外径側リング32とが、一体に形成されて、内部に密閉された圧力室35が形成されている。このような一体型スリーブ50は、例えば、内径側リング31と外径側リング32とを嵌合させた後、嵌合部を溶接することによって実現される。一体型スリーブ50は、内径側リング31と外径側リング32とが嵌合することで形成されたスリーブと比較して、圧力流体の漏れの虞がなく、圧力を有効に利用できるという利点を有する。
その他の構成および機能は、第1実施形態の軸受装置12と同様である。
(Fourth embodiment)
FIG. 9 is a cross-sectional view of a main part in which a bearing device including a non-dividing sleeve is applied to an inner ring rotating mechanism. In the
Other configurations and functions are the same as those of the bearing
(第5実施形態)
図10は背面組合せされたアンギュラ軸受を内輪回転機構に適用した軸受装置において、圧力流体供給穴をハウジング側に設けた実施形態の要部断面図である。
本実施形態の軸受装置12は、圧力流体供給穴36、配管37、およびニップル38がスリーブ30(外径側リング32)の外周面側に設けられ、ハウジング11に設けられた配管用穴11aから導出されて不図示の圧力流体供給装置に接続されている。なお、図中、符号39は埋め栓である。
(Fifth embodiment)
FIG. 10 is a cross-sectional view of an essential part of an embodiment in which a pressure fluid supply hole is provided on the housing side in a bearing device in which an angular bearing combined with a back surface is applied to an inner ring rotating mechanism.
In the
本実施形態においても、配管37及びニップル38の一部が配管用穴11aに配置され、ニップル38の一部がスリーブ30の回り止め機能を有するので、ピンなどの専用回止め部品が不要となる。
その他の構成および機能は、第1実施形態の軸受装置12と同様である。
Also in this embodiment, the
Other configurations and functions are the same as those of the bearing
尚、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、上記の説明においては軸受装置が工作機械の回転テーブルに適用された例について説明したが、回転テーブルに限定されず、工作機械のスピンドル装置にも同様に適用することができ、同様の効果を奏する。 In addition, this invention is not limited to each embodiment mentioned above, A deformation | transformation, improvement, etc. are possible suitably. For example, in the above description, the example in which the bearing device is applied to the rotary table of the machine tool has been described. However, the bearing device is not limited to the rotary table, and can be similarly applied to the spindle device of the machine tool. Play.
また、スリーブ30の圧力室35に圧力流体を供給するための供給路の形態は、圧力室35に圧力流体を供給可能であれば、特に限定されず、任意の形態とすることができる。 特に、圧力流体供給穴36は、スリーブ30の側部のいずれの位置に設定してもよく、本実施形態では、スリーブ30の外径側リング32の内向きフランジ32aに形成されているが、図11に示すように、内径側リング31の外向きフランジ31aに形成されてもよい。内径側及び外径側リング31,32の2部品で製作されるスリーブ30が、焼きばめによってしめしろ嵌合される場合、しめしろ量によっては外径側リング32を高温に熱する必要がある。このとき、圧力流体供給穴36が大径部品に設けられていると熱塑性変形や焼き割れなどが発生し、所望の性能を得られない可能性がある。また、圧力流体供給穴36に雌ねじを形成する場合、熱塑性変形や焼き割れにより、その機能が損なわれる可能性がある。そこで、予め内径側リング31に圧力流体供給穴36を設けることで、上述の加熱による問題を回避することが可能となる。
Further, the form of the supply path for supplying the pressure fluid to the
また、本発明の軸受装置では、アンギュラ玉軸受の列数は、必要とする剛性に応じて、2列以上の多列組合せとしてもかまわない。 In the bearing device of the present invention, the number of rows of angular ball bearings may be a combination of two or more rows depending on the required rigidity.
10 回転テーブル
12,40 軸受装置
21 内輪
22 外輪
22a 外輪の外周面
23 玉(転動体)
24 アンギュラ軸受
30 スリーブ
31 内径側リング
32 外径側リング
33 環状外周溝
34 環状内周溝
35 圧力室
CL 接触角の延長線
L1 一対のアンギュラ軸受の各軸方向外端面間の幅
L2 スリーブの幅
Pa 接触角の延長線が圧力室の径方向周面と交差する位置
α 接触角
DESCRIPTION OF
24
Claims (6)
前記外輪の外周面に嵌合され、圧力流体を供給可能な密閉された圧力室が内部に形成された中空断面を有する環状のスリーブと、
を備え、前記圧力室に供給される前記圧力流体の圧力によって前記アンギュラ軸受の予圧を切換可能な軸受装置であって、
前記圧力室の径方向内側周面は、前記接触角の延長線と交差するように形成されており、
前記スリーブの側部には、前記圧力室に開口する圧力流体供給穴が形成され、
前記圧力流体を供給する配管の先端に取り付けられる取付治具は、前記圧力流体供給穴に固定されると共に、前記取付治具の一部は、ハウジング又は前記ハウジングに締結される外輪押えに形成された、前記配管が配索される配管用穴に配置されていることを特徴とする軸受装置。 An angular bearing having an outer ring, an inner ring, and a plurality of rolling elements that have a contact angle and are arranged between the outer ring and the inner ring so as to be freely rollable;
An annular sleeve having a hollow cross section, which is fitted to the outer peripheral surface of the outer ring and has a sealed pressure chamber formed therein, capable of supplying pressure fluid;
A bearing device capable of switching the preload of the angular bearing by the pressure of the pressure fluid supplied to the pressure chamber,
A radially inner circumferential surface of the pressure chamber is formed so as to intersect with an extension line of the contact angle,
A pressure fluid supply hole that opens to the pressure chamber is formed in a side portion of the sleeve,
A mounting jig attached to the tip of the pipe for supplying the pressure fluid is fixed to the pressure fluid supply hole, and a part of the mounting jig is formed on a housing or an outer ring presser fastened to the housing. Further, the bearing device is arranged in a hole for piping in which the piping is routed.
前記内輪の内周面に嵌合され、圧力流体を供給可能な密閉された圧力室が内部に形成された中空断面を有する環状のスリーブと、
を備え、前記圧力室に供給される前記圧力流体の圧力によって前記アンギュラ軸受の予圧を切換可能な軸受装置であって、
前記圧力室の径方向外側周面は、前記接触角の延長線と交差するように形成されており、
前記スリーブの側部には、前記圧力室に開口する圧力流体供給穴が形成され、
前記圧力流体を供給する配管の先端に取り付けられる取付治具は、前記圧力流体供給穴に固定されると共に、前記取付治具の一部は、軸に形成された、前記配管が配索される配管用穴に配置されていることを特徴とする軸受装置。 An angular bearing having an outer ring, an inner ring, and a plurality of rolling elements that have a contact angle and are arranged between the outer ring and the inner ring so as to be freely rollable;
An annular sleeve having a hollow cross section, which is fitted to the inner peripheral surface of the inner ring and has a sealed pressure chamber formed therein capable of supplying pressure fluid;
A bearing device capable of switching the preload of the angular bearing by the pressure of the pressure fluid supplied to the pressure chamber,
The radially outer peripheral surface of the pressure chamber is formed so as to intersect with an extension line of the contact angle,
A pressure fluid supply hole that opens to the pressure chamber is formed in a side portion of the sleeve,
A mounting jig attached to the tip of a pipe for supplying the pressure fluid is fixed to the pressure fluid supply hole, and a part of the mounting jig is formed on a shaft, and the pipe is routed. A bearing device arranged in a hole for piping.
前記スリーブの幅は、前記一対のアンギュラ軸受の各軸方向外端面間の幅以下であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の軸受装置。 The angular bearing is composed of a pair of angular bearings that are combined in a rear surface or a front surface.
4. The bearing device according to claim 1, wherein a width of the sleeve is equal to or less than a width between outer end surfaces in the axial direction of the pair of angular bearings. 5.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014232570A JP5842982B2 (en) | 2014-11-17 | 2014-11-17 | Bearing device, rotary table of machine tool, and spindle device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014232570A JP5842982B2 (en) | 2014-11-17 | 2014-11-17 | Bearing device, rotary table of machine tool, and spindle device |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011036130A Division JP5760498B2 (en) | 2011-02-22 | 2011-02-22 | Bearing device, rotary table of machine tool, and spindle device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015045415A JP2015045415A (en) | 2015-03-12 |
JP5842982B2 true JP5842982B2 (en) | 2016-01-13 |
Family
ID=52671051
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014232570A Expired - Fee Related JP5842982B2 (en) | 2014-11-17 | 2014-11-17 | Bearing device, rotary table of machine tool, and spindle device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5842982B2 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102015118674A1 (en) * | 2015-10-30 | 2017-05-04 | Bernd Bösinger | Method for producing a precision spindle for machining |
WO2017195956A1 (en) * | 2016-05-12 | 2017-11-16 | 주식회사 에코텍 | Rotary table for processing workpiece |
CN106224389B (en) * | 2016-08-31 | 2018-07-20 | 洛阳轴承研究所有限公司 | Retarder back to back angle contact ball bearing installation method and its pre-pressing structure |
JP2018204681A (en) * | 2017-06-02 | 2018-12-27 | 株式会社不二越 | Double row four-point contact ball bearing |
CN109882511A (en) * | 2019-04-17 | 2019-06-14 | 南京高速齿轮制造有限公司 | Bearing outer ring chocking construction suitable for wind turbine gearbox |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03318A (en) * | 1989-05-26 | 1991-01-07 | Brother Ind Ltd | Supporting device for bearing |
JPH08177852A (en) * | 1994-12-28 | 1996-07-12 | Ntn Corp | Pre-load variable bearing unit |
JP5218137B2 (en) * | 2009-02-19 | 2013-06-26 | 日本精工株式会社 | Bearing device, rotary table of machine tool, and spindle device |
-
2014
- 2014-11-17 JP JP2014232570A patent/JP5842982B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015045415A (en) | 2015-03-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5842982B2 (en) | Bearing device, rotary table of machine tool, and spindle device | |
JP5760498B2 (en) | Bearing device, rotary table of machine tool, and spindle device | |
JP6864985B2 (en) | 4-layer foil journal air bearing | |
TWI704295B (en) | Grooved dynamic pressure gas radial bearing | |
JP5745534B2 (en) | Radial rotary feedthrough and its bush | |
JPH04151053A (en) | Traction type gear shifter | |
CN102985710B (en) | Conical roller bearing device | |
CN104747671B (en) | Planetary roller speed changer | |
JP2004508509A5 (en) | ||
US20190234496A1 (en) | Toroidal continuously variable transmission | |
CN107405694A (en) | Main shaft device | |
JP5218137B2 (en) | Bearing device, rotary table of machine tool, and spindle device | |
CN107405693A (en) | Main shaft device | |
JP5899055B2 (en) | Ball bearing | |
JP5704213B2 (en) | Bearing device | |
JP2006342830A (en) | Preload applying method of double-row tapered roller bearing unit | |
JP5899056B2 (en) | Rolling bearing | |
JP2009079696A (en) | Mechanism for applying preload to rolling bearing | |
JP2014122649A (en) | Roller bearing | |
JP2007182994A (en) | Dynamic bearing manufacturing method | |
JP2017207147A (en) | mechanical seal | |
JP2016114157A (en) | Roller bearing with aligning ring | |
KR20140129869A (en) | Swivel joint | |
CN203189518U (en) | Conical roller bearing | |
JP2007270970A (en) | Tapered roller bearing |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20150126 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150917 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20151020 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20151102 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5842982 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |