JP6216221B2 - 軸受装置、アタッチメント、及び工作機械 - Google Patents

Description

本発明は、軸受装置、アタッチメント、及び工作機械に関する。

加工対象物を加工する工作機械において、工具を含むアタッチメントが着脱可能に取り付けられる工作機械が知られている。アタッチメントは、例えば工具の向きの変更のために旋回する必要がある。そのため、アタッチメントは、特許文献１及び特許文献２に開示されているような軸受装置を備えている。

特開平０５−２１２６４６号公報 特開平１１−０９０７８２号公報

軸受装置の軸受剛性が十分でないと、例えばアタッチメントによる工具の位置決め精度が低下したり、振動が発生したりする可能性がある。例えば、工具を用いて加工対象物を加工するとき、軸受装置の軸受剛性が十分でないと、工具の位置決め精度が低下して、加工精度が低下する可能性がある。軸受剛性を高めるために、軸受装置の転動体に予め荷重を加える（予圧する）ことが行われている。しかし、転動体を予圧した場合、転動体に常に力が加わった状態となるため、軸受装置の性能の低下が進む可能性がある。

本発明は、性能の低下が抑制される軸受装置、アタッチメント、及び工作機械を提供することを目的とする。

本発明に係る軸受装置は、第１軌道輪と、前記第１軌道輪に対して相対移動可能な第２軌道輪と、前記第１軌道輪と前記第２軌道輪との間に配置される転動体と、前記第１軌道輪及び前記第２軌道輪の少なくとも一方を介して前記転動体に力を加える駆動装置を含み、前記転動体に加える力を調整して軸受剛性を調整する調整装置と、を備える。

本発明によれば、第１軌道輪及び第２軌道輪の少なくとも一方を介して転動体に力を加えることができる駆動装置を有する調整装置を設けたので、転動体に加える力を大きくすることにより軸受剛性を高くすることができ、転動体に加える力を小さくすることにより軸受剛性を低くすることができる。軸受剛性が高くなることによって、回転精度及び位置決め精度が向上する。また、軸受剛性が高くなることによって、転動体の滑りに起因するスミアリングが軽減され、外部振動で発生するフレッティングが防止される。また、軸受剛性が高くなることによって、回転中心のぶれが抑制される。一方、軸受剛性が低くなる（軸受装置の転動体に加わる荷重が小さくなる）と、軸受装置の性能の低下が抑制される。加工時の高い位置決め精度が要求される場面など、高い軸受剛性が要求される場面においてだけ、転動体に力を加え、高い軸受剛性が要求されない場面（アタッチメントの位置を動かしているとき）においては、転動体に加える力を小さくすることにより、軸受装置の性能の低下を抑制できる。

本発明に係る軸受装置において、前記調整装置は、前記第１軌道輪と前記第２軌道輪との相対移動時に第１の力を加え、前記相対移動の停止時に前記第１の力よりも大きい第２の力を加えてもよい。例えば、第１軌道輪と第２軌道輪との相対移動時に転動体に加える力を小さくすることにより、軸受装置の性能の低下を抑制することができる。一方、第１軌道輪と第２軌道輪との相対移動の停止時に転動体に加える力を大きくすることにより、軸受剛性を高くすることができる。

本発明に係る軸受装置において、前記転動体の表面と接触するように前記転動体と前記第１軌道輪及び前記第２軌道輪との間に配置されるスペーサ部材を備え、前記駆動装置は、前記第１軌道輪及び前記第２軌道輪と前記スペーサ部材との間に隙間が形成される状態及び隙間が形成されない状態の一方から他方に変化するように前記第１軌道輪及び前記第２軌道輪の少なくとも一方に力を加えてもよい。例えば、高い軸受剛性が要求されない場面においては、第１軌道輪及び第２軌道輪とスペーサ部材との間に隙間が形成されるように、第１軌道輪及び第２軌道輪の少なくとも一方に加える力を小さくすることにより、軸受装置の性能の低下を抑制することができる。一方、高い軸受剛性が要求される場面においては、第１軌道輪及び第２軌道輪とスペーサ部材とが接触するように、第１軌道輪及び第２軌道輪の少なくとも一方に加える力を大きくすることにより、軸受剛性を高くすることができる。また、第１軌道輪及び第２軌道輪とスペーサ部材との接触面積は大きく、スペーサ部材と転動体との接触面積も大きいため、高い軸受剛性が得られる。

本発明に係る軸受装置において、前記第１軌道輪は、第１軸の周囲に配置され、前記第２軌道輪は、前記第１軌道輪の周囲に配置され、前記第１軌道輪及び前記第２軌道輪の少なくとも一方は、前記第１軸と平行な方向に関して第１部分と第２部分とに分割され、前記駆動装置は、前記第１部分及び前記第２部分に前記第１軸と平行な方向に力を加えることができ、前記調整装置は、前記第１部分及び前記第２部分に加える力を調整して、前記軸受剛性を調整してもよい。第１軌道輪及び第２軌道輪の少なくとも一方が第１部分と第２部分とに分割され、その第１部分及び第２部分に力を加えることによって、転動体に加える力を円滑に調整することができる。

本発明に係る軸受装置において、前記転動体は、前記第１軸と平行な方向の荷重を支持する第１転動体と、前記第１軸に対する放射方向に関して前記第１転動体の外側に配置され、前記第１軸と直交する方向の荷重を支持する第２転動体と、を含んでもよい。アキシャル荷重を支持する第１転動体と、ラジアル荷重を支持する第２転動体とが設けられることにより、経年的な精度低下が少なく、高い軸受剛性を維持することができる。すなわち、軸受装置に滑り要素を設けず、転がり要素のみで軸受装置を構成することにより、軸受剛性を高くしつつ、長寿命化を図ることができる。

本発明に係るアタッチメントは、工作機械のラムに着脱可能に取り付けられるアタッチメントであって、上述の軸受装置を備える。

本発明によれば、軸受装置の性能の低下が抑制されるため、アタッチメントの性能の低下も抑制される。

本発明に係る工作機械は、上述のアタッチメントが取り付けられる。

本発明によれば、アタッチメントの性能の低下が抑制されるため、工作機械の性能の低下も抑制される。

本発明によれば、性能の低下が抑制される。

図１は、第１実施形態に係る工作機械の一例を示す図である。 図２は、第１実施形態に係るアタッチメントの一例を示す断面図である。 図３は、第１実施形態に係る軸受装置の一部を破断した斜視図である。 図４は、第１実施形態に係る軸受装置の一部を示す側断面図である。 図５は、第１実施形態に係る駆動装置の動作の一例を示す模式図である。 図６は、駆動装置が第１部分及び第２部分に加える力と転動体の面圧及び軸受剛性との関係を示す図である。 図７は、第２実施形態に係る軸受装置の一部を模式的に示す図である。 図８は、第２実施形態に係る軸受装置の一部を模式的に示す図である。 図９は、第２実施形態に係る軸受装置の一部を示す側断面図である。 図１０は、第２実施形態に係る駆動装置の動作の一例を示す模式図である。 図１１は、駆動装置が第１部分及び第２部分に加える力と転動体の面圧及び軸受剛性との関係を示す図である。 図１２は、第３実施形態に係る軸受装置の一部を示す側断面図である。 図１３は、第３実施形態に係る第１転動体の一例を示す図である。 図１４は、第３実施形態に係る第２転動体の一例を示す図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。また、以下で説明する実施形態における構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。水平面内の一方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれと直交する方向をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。

＜第１実施形態＞
第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る工作機械１の一例を示す図である。工作機械１は、工具を用いて加工対象物を加工する。工作機械１は、工具を自動交換する機能を有し、目的に合わせて異種の加工を１台で実行可能な数値制御工作機械（マシニングセンター）である。

工作機械１は、ベッド２と、ベッド２にＸ軸方向に移動可能に支持されるテーブル３と、コラム４と、コラム４にＹ軸方向に移動可能に支持されるサドル５と、サドル５にＺ軸方向に移動可能に支持されるラム６とを備えている。工作機械１のラム６の先端部にアタッチメント７が着脱可能に取り付けられる。コラム４は、テーブル３を跨ぐように配置される門型コラムである。本実施形態において、工作機械１は、所謂、門型工作機械である。工作機械１は、制御装置１０に制御される。

テーブル３は、加工対象物を支持して移動可能である。テーブル３は、ボールねじ機構を含む駆動装置の作動により移動する。ボールねじ機構は、テーブル３に設けられたナットと、Ｘ軸方向に配置されるねじ軸と、ねじ軸とナットとの間に配置されるボールとを有する。駆動装置は、ボールねじ機構のねじ軸を回転するサーボモータを有する。サーボモータの作動により、テーブル３はＸ軸方向に移動する。

コラム４は、Ｙ軸方向に配置されたクロスレール８を有する。サドル５は、クロスレール８に支持された状態でＹ軸方向に移動する。ラム６は、サドル５にＺ軸方向に移動可能に支持される。工具９を含むアタッチメント７は、ラム６の先端部に取り付けられる。

図２は、本実施形態に係るアタッチメント７の一例を示す断面図である。図２に示すように、アタッチメント７は、ラム６（工作機械１）に回転可能に支持される第１部材１１と、第１部材１１に回転可能に支持される第２部材１２とを有する。工具９は、第２部材１２に回転可能に支持される。

アタッチメント７は、ラム６と第１部材１１との間に配置される軸受装置１３と、第１部材１１と第２部材１２との間に配置される軸受装置１４とを備えている。軸受装置１３の少なくとも一部は、ラム６に支持される。軸受装置１４の少なくとも一部は、第１部材１１に支持される。第１部材１１は、軸受装置１３の少なくとも一部に支持された状態で、Ｃ軸を中心に回転可能である。第２部材１２は、軸受装置１４の少なくとも一部に支持された状態で、Ｕ軸を中心に回転可能である。工具９は、Ｆ軸を中心に回転可能である。本実施形態において、Ｃ軸とＦ軸とは実質的に平行である。Ｕ軸とＦ軸とは非平行である。なお、Ｃ軸とＦ軸とが非平行でもよい。アタッチメント７は、Ｃ軸を中心に第１部材１１を回転させる第１駆動装置（不図示）と、Ｕ軸を中心に第２部材１２を回転させる第２駆動装置（不図示）とを有する。

Ｃ軸とＵ軸とは非平行である。本実施形態において、Ｃ軸は、Ｚ軸と平行である。Ｕ軸は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸のそれぞれと非平行である。上述のように、ラム６は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向に移動可能である。第１部材１１は、θＣ方向（θＺ方向）に移動可能（回転可能）である。第２部材１２は、θＵ方向に移動可能（回転可能）である。工具９は、θＦ方向に移動可能（回転可能）である。本実施形態において、第２部材１２及びその第２部材１２に取り付けられる工具９は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＣ、及びθＵの５つの方向に移動可能である。

本実施形態において、軸受装置１３と軸受装置１４とは同等の構造である。以下、軸受装置１３について主に説明する。

図３は、本実施形態に係る軸受装置１３の一部を破断した斜視図である。図４は、本実施形態に係る軸受装置１３の一部を示す側断面図である。図４は、図３のＡ−Ａ線矢視図に相当する。

図３及び図４に示すように、軸受装置１３は、第１軌道輪２１と、第１軌道輪２１に対して相対移動可能な第２軌道輪２２と、第１軌道輪２１と第２軌道輪２２との間に配置される転動体２３と、第１軌道輪２１及び第２軌道輪２２の少なくとも一方を介して転動体２３に力を加える駆動装置２４を含み、転動体２３に加える力を調整して軸受剛性を調整する調整装置２５とを備えている。調整装置２５は、制御装置１０に制御される。

第１軌道輪２１は、Ｃ軸の周囲に配置される。第２軌道輪２２は、第１軌道輪２１の周囲に配置される。以下の説明において、第１軌道輪２１を適宜、内輪２１、と称し、第２軌道輪２２を適宜、外輪２２、と称する。内輪２１と外輪２２とは相対的に回転可能である。

本実施形態において、軸受装置１３は、転がり軸受である。転動体２３は、ローラ（ころ）である。転動体２３は、Ｃ軸の周囲に複数配置される。本実施形態において、軸受装置１３は、クロスローラ軸受である。複数の転動体２３のうち一部の転動体２３の回転軸Ｊ１は、＋Ｃ側から−Ｃ側に向かってＣ軸に近づくように傾斜する。複数の転動体２３のうち一部の転動体２３の回転軸Ｊ２は、＋Ｃ側から−Ｃ側に向かってＣ軸から離れるように傾斜する。回転軸Ｊ１の転動体２３と回転軸Ｊ２の転動体２３とは、Ｃ軸の周囲において交互に配置される。

外輪２２は、Ｃ軸と平行な方向（Ｚ軸方向）に関して第１部分２６と第２部分２７とに分割されている。第１部分２６及び第２部分２７のそれぞれは、Ｃ軸の周囲に配置される円環状の部材である。第２部分２７の＋Ｚ側（＋Ｃ側）に第１部分２６が配置される。

駆動装置２４は、第１部分２６及び第２部分２７にＺ軸方向に力を加えることができる。図３に示すように、駆動装置２４は、Ｃ軸の周囲に複数配置される。本実施形態において駆動装置２４は、油圧シリンダを含む。図４に示すように、駆動装置２４は、シリンダ２８と、フランジ部２９Ｅ及びフランジ部２９Ｆを有し、少なくともフランジ部２９Ｅがシリンダ２８の内部に配置されるピストン２９と、シリンダ２８とピストン２９との間の空間３０Ａ及び空間３０Ｂのそれぞれに対する油（液体）の供給及び空間３０Ａ及び空間３０Ｂそれぞれからの油の回収を行って空間３０Ａ及び空間３０Ｂそれぞれの圧力を調整可能な油圧調整装置３１とを備えている。

フランジ部２９Ｅは、ピストン２９の上端部に配置される。フランジ部２９Ｆは、ピストン２９の下端部に配置される。

シリンダ２８及びピストン２９の上端部は、第１部分２６の上方（＋Ｚ方向）に配置される。ピストン２９の下端部は、第２部分２７の下方（−Ｚ方向）に配置される。シリンダ２８の下面２８Ｆは、第１部分２６の上面と対向する。第１部分２６及び第２部分２７のそれぞれは、ピストン２９が配置される貫通孔を有する。フランジ２９Ｆは、第２部分２７の下面と接触する。第１部分２６及び第２部分２７は、Ｚ軸方向に関してシリンダ２８の下面２８Ｆとピストン２９のフランジ２９Ｆとの間に配置される。

空間３０Ａは、シリンダ２８の内部空間のうち、フランジ部２９Ｅよりも上側の空間である。空間３０Ｂは、シリンダ２８の内部空間のうち、フランジ部２９Ｅよりも下側の空間である。

空間３０Ａは、配管４０Ａ及び配管４１を介して、油圧調整装置３１と接続される。空間３０Ｂは、配管４０Ｂ及び配管４１を介して、油圧調整装置３１と接続される。配管４１にはバルブ機構（流路切替機構）４２が配置される。バルブ機構４２により、配管４１及び配管４０Ａを介して油圧調整装置３１と空間３０Ａとが接続されるとき、油圧調整装置３１と空間３０Ｂとを結ぶ流路は閉じられる。一方、バルブ機構４２により、配管４１及び配管４０Ｂを介して油圧調整装置３１と空間３０Ｂとが接続されるとき、油圧調整装置３１と空間３０Ａとを結ぶ流路は閉じられる。

例えば、油圧調整装置３１と空間３０Ａとを結ぶ流路が閉じられた状態で、油圧調整装置３１から空間３０Ｂに油を供給して空間３０Ｂの圧力を高くすることによって、ピストン２９は上方に移動する。一方、油圧調整装置３１と空間３０Ｂとを結ぶ流路が閉じられた状態で、油圧調整装置３１から空間３０Ａに油を供給して空間３０Ａの圧力を高くすることによって、ピストン２９は下方に移動する。なお、空間３０Ａから油を回収して空間３０Ａの圧力を低くすることによって、ピストン２９を上方に移動させてもよい。なお、空間３０Ｂから油を回収して空間３０Ｂの圧力を低くすることによって、ピストン２９を下方に移動させてもよい。

図５は、駆動装置２４の動作の一例を示す模式図である。例えば、油圧調整装置３１の作動により空間３０Ａ及び空間３０Ｂの少なくとも一方の圧力が調整され、ピストン２９が上方に移動すると、シリンダ２８の下面２８Ｆとピストン２９のフランジ２９Ｆとが第１部分２６及び第２部分２７を挟む力が大きくなる。すなわち、ピストン２９が上方に移動すると、下面２８Ｆとフランジ２９Ｆとの間に配置されている第１部分２６及び第２部分２７に加わるＺ軸方向の力が大きくなる。駆動装置２４により第１部分２６及び第２部分２７にＺ軸方向の力が加えられ、第１部分２６と第２部分２７とが互いに接近するように移動すると、転動体２３の表面に加わる力（圧力）が大きくなる。転動体２３の表面は、内輪２１の内面（軌道面）及び外輪２２の内面（軌道面）のそれぞれに接触しているため、駆動装置２４が第１部分２６及び第２部分２７にＺ軸方向に力を加えると、転動体２３の表面に加わる力（面圧）が大きくなる。これにより、軸受剛性が高くなる。

一方、油圧調整装置３１の作動により空間３０Ａ及び空間３０Ｂの少なくとも一方の圧力が調整され、ピストン２９が下方に移動すると、下面２８Ｆとシリンダ２９Ｆとが第１部分２６及び第２部分２７を挟む力が小さくなり、転動体２３の表面に加わる力（面圧）は小さくなる。このように、制御装置１０（調整装置２５）は、油圧調整装置３１を制御して空間３０Ａ及び空間３０Ｂの少なくとも一方の圧力を調整することによって、第１部分２６及び第２部分２７に加えるＺ軸方向の力を調整することができる。第１部分２６及び第２部分２７に加えられるＺ軸方向の力が調整されることにより、転動体２３の面圧が調整され、軸受剛性が調整される。

図６は、駆動装置２４が第１部分２６及び第２部分２７に加える力（第１部分２６及び第２部分２７を挟む力）と、転動体２３の面圧及び軸受剛性との関係を示す図である。図６に示すグラフにおいて、横軸は、第１部分２６及び第２部分２７に加える力であり、縦軸は、転動体２３の面圧及び軸受剛性である。本実施形態において、第１部分２６及び第２部分２７に加える力は、空間３０Ａ及び空間３０Ｂの圧力（油圧）と相関する。

上述のように、第１部分２６及び第２部分２７に加える力が大きくなり、転動体２３の面圧が大きくなると、軸受剛性が高くなる。一方、第１部分２６及び第２部分２７に加える力が小さくなり、転動体２３の面圧が小さくなると、軸受剛性は低くなる。

本実施形態において、調整装置２５は、内輪２１と外輪２２との相対移動時に、第１部分２６及び第２部分２７に第１の力Ｆ１を加え、内輪２１と外輪２２との相対移動の停止時に、第１部分２６及び第２部分２７に第１の力Ｆ１よりも大きい第２の力Ｆ２を加える。すなわち、制御装置１０は、内輪２１と外輪２２との相対移動の停止時における転動体２３の面圧が、内輪２１と外輪２２との相対移動時における転動体２３の面圧よりも大きくなるように、調整装置２５を制御する。

本実施形態において、内輪２１と外輪２２との相対移動時は、Ｃ軸を回転中心とした内輪２１と外輪２２との相対回転時であり、第１部材１１の旋回時を含む。

本実施形態において、内輪２１と外輪２２との相対移動の停止時は、Ｃ軸を回転中心とした内輪２１と外輪２２との相対回転の停止時であり、第１部材１１の旋回の停止時を含む。また、第１部材１１の旋回の停止時において、工具９を使った加工が行われる場合、内輪２１と外輪２２との相対移動の停止時は、工具９を使った加工時を含む。

なお、第１部材１１が旋回しながら（内輪２１と外輪２２とが相対回転しながら）、工具９を使った加工が行われてもよい。その場合、調整装置２５は、内輪２１と外輪２２との相対移動時に、第１の力Ｆ１よりも大きい第２の力Ｆ２を加える。

第１部材１１の旋回時に、転動体２３に加える力を小さくすることにより、例えば転動体２３の表面が損傷したり、転動体２３の温度が高くなったりすることが抑制される。すなわち、第１部材１１の旋回時において転動体２３の面圧を小さくすることにより、転動体２３を含む軸受装置１３の性能の低下が抑制される。また、第１部材１１の旋回時において転動体２３の面圧を小さくすることにより、外輪２２に対して内輪２１は円滑に回転し、小さいトルクで第１部材１１は円滑に旋回することができる。一方、第１部材１１の停止時又は工具９を使った加工時に、転動体２３に加える力を大きくして軸受剛性を高くすることにより、例えば工具９の位置決め精度が高くなり、加工精度が高くなる。

以上説明したように、本実施形態によれば、内輪２１及び外輪２２を介して転動体２３に加える力を調整することにより、軸受剛性を調整することができる。転動体２３に加える力を大きくして軸受剛性を高くすることによって、第１部材１１の回転精度及び位置決め精度が向上し、振動及び騒音が抑制される。また、軸受剛性を高くすることによって、転動体２３の滑りに起因するスミアリングが軽減され、外部振動で発生するフレッティングが防止される。また、転動体２３に加える力を小さくすることにより、軸受装置１３は円滑に回転可能である。このように、高い軸受剛性が要求される場面においてだけ、転動体２３に加える力を大きくし、高い軸受剛性が要求されない場面においては、転動体２３に加える力を小さくすることにより、高い回転精度を得ることができる。したがって、軸受装置１３の性能の低下が抑制される。

また、本実施形態においては、第１部材１１の旋回時に、第１の力Ｆ１を加えるようにしたので、第１部材１１は円滑に旋回可能である。第１部材１１の停止時又は加工時に、第１の力Ｆ１よりも大きい第２の力Ｆ２を加えるようにしたので、軸受剛性を高くして、位置決め精度及び加工精度を向上することができる。

また、本実施形態においては、外輪２２が第１部分２６と第２部分２７とに分割され、第１部分２６及び第２部分２７に加えるＺ軸方向の力を調整することによって、軸受剛性を円滑に調整することができる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態について説明する。以下の実施形態において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。

図７及び図８のそれぞれは、本実施形態に係る軸受装置１３の一部を模式的に示す図である。本実施形態においては、軸受装置１３が玉軸受であることとする。すなわち、本実施形態において、転動体２３は、ボール（玉）である。なお、第１実施形態と同様、転動体２３がロール（ころ）でもよい。

本実施形態において、軸受装置１３は、転動体２３の表面と接触するように転動体２３と内輪２１及び外輪２２との間に配置されるスペーサ部材３２を備える。スペーサ部材３２は、金属製である。図７に示すように、スペーサ部材３２は、転動体２３の表面と接触可能な内面（支持面）３３を有する。内面３３は、転動体２３の表面の形状に沿うように形成される。これにより、内面３３は、転動体２３の表面と接触可能である。本実施形態において、転動体２３はボールであり、内面３３は、ボールの表面の形状に沿うように球面状に形成される。なお、転動体２３がロールである場合、内面３３は、ロールの表面の形状に沿うように形成される。

図８に示すように、スペーサ部材３２は、隣接する転動体２３の間に配置される。本実施形態において、スペーサ部材３２は、両側の転動体２３のそれぞれと接触可能な２つの内面３３を有する。

図９は、本実施形態に係る軸受装置１３の一部を示す側断面図である。図９に示すように、スペーサ部材３２と接触した転動体２３が、内輪２１と外輪２２との間に配置される。第１部材２６及び第２部材２７に加わる力が小さい状態においては、図９に示すように、スペーサ部材３２と内輪２１及び外輪２２との間に隙間Ｇが形成される。

図１０は、駆動装置２４の動作の一例を示す模式図である。ピストン２９が上方に移動し、第１部分２６及び第２部分２７に加わる力が大きくなると、転動体２３が僅かに弾性変形する。これにより、内輪２１及び外輪２２がスペーサ部材３２に接近して、隙間Ｇの寸法が小さくなる。第１部分２６及び第２部分２７に加わる力がさらに大きくなると、内輪２１及び外輪２２とスペーサ部材３２の側面とが接触して、隙間Ｇは無くなる（隙間Ｇの寸法は零になる）。一方、ピストン２９が下方に移動し、第１部分２６及び第２部分２７に加わる力が小さくなると、内輪２１及び外輪２２とスペーサ部材３２とが離れ、隙間Ｇが形成される。このように、本実施形態においては、駆動装置２４は、内輪２１及び外輪２２とスペーサ部材３２との間に隙間Ｇが形成される状態及び隙間Ｇが形成されない状態の一方から他方に変化するように、内輪２１及び外輪２２の少なくとも一方に力を加えることができる。

図１１は、駆動装置２４が第１部分２６及び第２部分２７に加える力と、転動体２３の面圧及び軸受剛性との関係を示す図である。図１１に示すグラフにおいて、横軸は、第１部分２６及び第２部分２７に加える力であり、縦軸は、転動体２３の面圧及び軸受剛性である。図１１において、ラインＬ１が転動体２３の面圧であり、ラインＬ２が軸受剛性である。

上述の実施形態と同様、本実施形態においても、第１部材１１の旋回時に第１の力Ｆ１が加えられ、第１部材１１の停止時又は加工時に第１の力Ｆ１よりも大きい第２の力Ｆ２が加えられる。本実施形態においては、第１部材１１の旋回時において、隙間Ｇが形成されるように、第１部分２６及び第２部分２７に力が加えられる。一方、第１部材１１の停止時又は加工時において、隙間Ｇが形成されないように、第１部分２６及び第２部分２７に力が加えられる。

図１１に示すように、隙間Ｇが形成されている状態で、第１部分２６及び第２部分２７に加える力を徐々に大きくしていくと、転動体２３の面圧及び軸受剛性も徐々に大きくなる。

第１部分２６及び第２部分２７に加わる力が徐々に大きくなり、力Ｆｇに到達すると、内輪２１及び外輪２２とスペーサ部材３２の側面とが接触して、隙間Ｇが無くなる。

隙間Ｇが無くなった後、第１部分２６及び第２部分２７に加える力をさらに大きくすると、軸受剛性はさらに高くなる。なお、転動体２３の面圧は、スペーサ部材３２及び転動体２３で荷重分担しているため、微小上昇しかしない。本実施形態において、内輪２１及び外輪２２とスペーサ部材３２との接触面積は大きい。また、スペーサ部材３２と転動体２３との接触面積も大きい。そのため、内輪２１及び外輪２２とスペーサ部材３２とが接触した状態で第１部分２６及び第２部分２７に加える力をさらに大きくすることにより、高い軸受剛性を得ることができる。

本実施形態において、軸受装置１３に高い軸受剛性が要求されない場面においては、内輪２１及び外輪２２とスペーサ部材３２との間に隙間Ｇが形成されるように駆動装置２４が作動することにより、軸受装置１３の性能の低下を抑制しつつ、軸受装置１３を円滑に回転させることができる。一方、軸受装置１３に高い軸受剛性が要求される場面においては、内輪２１及び外輪２２とスペーサ部材３２とが接触するように駆動装置２４が作動することにより、高い軸受剛性を得ることができる。

＜第３実施形態＞
第３実施形態について説明する。以下の実施形態において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。

図１２は、本実施形態に係る軸受装置１３の一部を示す側断面図である。本実施形態において、軸受装置１３は、Ｃ軸（Ｚ軸）と平行な方向の荷重を支持する第１転動体２３１と、Ｃ軸に対する放射方向に関して第１転動体２３１の外側に配置され、Ｃ軸と直交する方向の荷重を支持する第２転動体２３２とを有する。

第１転動体２３１は、ロール（ころ）である。図１２において、第１転動体２３１の回転軸と、Ｙ軸とは平行である。本実施形態において、第１転動体２３１は、Ｃ軸方向（Ｚ軸方向）に２つ配置される。内輪２１は、それら２つの第１転動体２３１を支持する支持部２１Ｓを備えている。支持部２１Ｓは、軌道輪として機能する。Ｃ軸方向に配置された２つの第１転動体２３１のうち、＋Ｚ側の第１転動体２３１は、支持部２１Ｓと第１部分２６との間に配置され、−Ｚ側の第１転動体２３１は、支持部２１Ｓと第２部分２７との間に配置される。第１転動体２３１の回転軸は、Ｃ軸と直交する。

第２転動体２３２は、クロスローラ軸受のローラ（ころ）を含む。すなわち、第２転動体２３２の回転軸は、Ｃ軸に対して傾斜する。第２転動体２３２は、内輪２１の支持部２１Ｓと、外輪２２との間に配置される。上述の実施形態と同様、外輪２２は、第１部分２６と第２部分２７とに分割されている。第２転動体２３２は、支持部２１Ｓと第１部分２６と第２部分２７との間に配置される。

本実施形態において、第１転動体２３１の回転軸と平行な方向に関する第１転動体２３１の寸法（ローラの長さ）は、第２転動体２３２の回転軸と平行な方向に関する第２転動体２３２の寸法（ローラの長さ）よりも大きい。転動体がローラである場合、軸受剛性は、ローラの長さに依存する。

駆動装置２４は、第１部分２６及び第２部分２７に力を加えて、第１転動体２３１の面圧及び第２転動体２３２の面圧のそれぞれを調整可能である。第１転動体２３１は、Ｚ軸方向に作用する駆動装置２４からの力を受ける。第２転動体２３２は、軸受装置１３の回転中心を維持する。第１転動体２３１の面圧及び第２転動体２３２の面圧のそれぞれが調整されることにより、軸受剛性が調整される。

以上説明したように、本実施形態によれば、軸受装置１３は、Ｃ軸と平行な方向の荷重を支持する第１転動体２３１と、Ｃ軸に対する放射方向に関して第１転動体２３１の外側に配置され、Ｃ軸と直交する方向の荷重を支持する第２転動体２３２とを有する。アキシャル荷重を支持する第１転動体２３１と、ラジアル荷重を支持する第２転動体２３２とが設けられることにより、経年的な精度低下が少なく、高い軸受剛性を維持することができる。すなわち、軸受装置１３に滑り要素を設けず、転がり要素のみで軸受装置１３を構成することにより、軸受剛性を高くしつつ、長寿命化を図ることができる。

図１３は、第１転動体２３１の一例を示す図である。図１３に示すように、第１転動体２３１は、テーパ状のローラ（円すいころ）でもよい。

図１４は、第２転動体２３２の一例を示す図である。図１４に示すように、第２転動体２３２は、その回転軸がＣ軸と平行なローラ（ころ）でもよい。

なお、上述の第１実施形態から第３実施形態においては、外輪２２が第１部分２６と第２部分２７とに分割され、その外輪２２に駆動装置２４が力を加えることとした。内輪２１が第１部分と第２部分とに分割され、その内輪２１に駆動装置２４が力を加えてもよい。

なお、上述の第１実施形態から第３実施形態においては、軸受装置１３について主に説明した。軸受装置１４も同様の構成である。軸受装置１４の内輪２１は、Ｕ軸の周囲に配置され、軸受装置１４の外輪２２は、軸受装置１４の内輪２１の周囲に配置される。軸受装置１４の内輪２１及び外輪２２の少なくとも一方がＵ軸と平行な方向に関して第１部分２６と第２部分２７とに分割される。駆動装置２４は、軸受装置１４の第１部分２６及び第２部分２７にＵ軸と平行な方向に力を加えることができる。第２部材１２の旋回時に、軸受装置１４の転動体２３に第１の力Ｆ１が加えられ、第２部材１２の停止時又は加工時に、軸受装置１４の転動体２３に第１の力Ｆ１よりも大きい第２の力Ｆ２が加えられる。

１ 工作機械
７ アタッチメント
９ 工具
１０ 制御装置
１３ 軸受装置
１４ 軸受装置
２１ 第１軌道輪（内輪）
２２ 第２軌道輪（外輪）
２３ 転動体
２４ 駆動装置
２５ 調整装置
２６ 第１部分
２７ 第２部分
３２ スペーサ部材
２３１ 第１転動体
２３２ 第２転動体

Claims (5)

1. 第１軌道輪と、
   前記第１軌道輪に対して相対移動可能な第２軌道輪と、
   前記第１軌道輪と前記第２軌道輪との間に配置される転動体と、
   前記第１軌道輪及び前記第２軌道輪の少なくとも一方を介して前記転動体に力を加える駆動装置を含み、前記転動体に加える力を調整して軸受剛性を調整する調整装置と、を備え、
   前記第１軌道輪は、第１軸の周囲に配置され、
   前記第２軌道輪は、前記第１軌道輪の周囲に配置され、
   前記第１軌道輪及び前記第２軌道輪の少なくとも一方は、前記第１軸と平行な方向に関して第１部分と第２部分とに分割され、
   前記駆動装置は、前記第１部分及び前記第２部分に前記第１軸と平行な方向に力を加えることができ、
   前記調整装置は、前記第１部分及び前記第２部分に加える力を調整して、前記軸受剛性を調整し、
   前記転動体は、前記第１軸と平行な方向の荷重を支持する第１転動体と、前記第１軸に対する放射方向に関して前記第１転動体の外側に配置され、前記第１軸と直交する方向の荷重を支持する第２転動体と、を含む軸受装置。
2. 前記調整装置は、前記第１軌道輪と前記第２軌道輪との相対移動時に第１の力を加え、前記相対移動の停止時に前記第１の力よりも大きい第２の力を加える請求項１に記載の軸受装置。
3. 前記転動体の表面と接触するように前記転動体と前記第１軌道輪及び前記第２軌道輪との間に配置されるスペーサ部材を備え、
   前記駆動装置は、前記第１軌道輪及び前記第２軌道輪と前記スペーサ部材との間に隙間が形成される状態及び隙間が形成されない状態の一方から他方に変化するように前記第１軌道輪及び前記第２軌道輪の少なくとも一方に力を加える請求項１又は請求項２に記載の軸受装置。
4. 工作機械のラムに着脱可能に取り付けられるアタッチメントであって、
   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を備えるアタッチメント。
5. 請求項４に記載のアタッチメントが取り付けられる工作機械。
   

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