JPH01266320A - 転がり軸受の予圧装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明に係る転がり軸受の電圧装置は、各種工作機械
等の回転部分に組み込む転がり軸受に付設し、この転が
り軸受の電圧が常に適正値に保たれる様にするものであ
る。

（従来の技術） 工作機械等各種機械装置の回転部分には、玉軸受、円錐
ころ軸受等、各種の転がり軸受が組み込まれている。

この様な転がり軸受は、第一、第二の軌道輪を、両軌道
輪の間に介在させた複数の転動体の転勤に基づく相対的
回転を自在に組み合わせる事で構成されているが、この
様な転がり軸受に所期の性能を発揮させる為には、第一
、第二の両軌道輪の間に介在する複数の転動体を押圧す
る力、即ち電圧を適正値に保持しなければならない。

この為従来から、第５〜６図に示す様な電圧装置が使用
されている。

第５〜６図に示した２種類の電圧装置の内、第５図に示
したものは、定位置電圧装置と呼ばれるもの、第６図に
示したものは定圧電圧装置と呼ばれるものである。

それぞれ、外輪１と、内輪２と、複数個の転勤体３（玉
）とから成る１対の転がり軸受４．４（図示の例の場合
、アンギュラ玉軸受であるが、円錐ころ軸受等、他の形
式の転がり軸受の場合も同様である。）の間には位置決
め用間座５．５、又は圧縮ばね６によって突っ張る押圧
用間座７が設けられ、位置決め用間座５．５の寸法、又
は圧縮ばね６の弾力を適当に定める事で、外輪１と内輪
２との間で転動体３を押圧する力を適当に定められる様
にしている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、上述の様に構成される従来の転がり軸受の電
圧装置の場合、−度電圧を設定したならば、後からこの
電圧を調節する事は出来なかった。

即ち、−１転がり軸受を回転支持部分に組み込んだ後は
、周囲の温度変化等に応じて電圧が変化する事はあって
も、この電圧を、回転部分の速度等、運転状況に応じて
最適な値に調節する事は出来なかった。

この為従来から、第６図に示した圧縮ばね６に代えて油
圧アクチュエータを組み込み、この油圧アクチュエータ
に供給する油圧を変化させる事で、上記電圧を調節する
事が行なわれているが、やはり次に述べる様な不都合を
生じた。

即ち、油圧アクチュエータを使用した電圧装置の場合、
基本的には定圧電圧付与となり、アキシアル方向の剛性
が弱くなって、大きなアキシアル荷重は一方向のみしか
受ける事が出来なくなる（油圧アクチュエータの発生力
以上の大きなアキシアル荷重を受ける事は出来ない。）
だけでなく、適正な油圧を供給する為、複雑な制御装置
が必要となる事が避けられない。

本発明の転がり軸受の電圧装置は、上述の様な不都合を
何れも解消するものである。

（課題を解決する為の手段） 本発明の転がり軸受の電圧装置は、前述した従来の電圧
装置と同様に、第一、第二の軌道輪と、両軌道輪の間に
複数の転動体を介在させた転がり軸受と、上記第一、第
二の両軌道輪の内の一方の軌道輪を押圧する押圧素子と
から成り、この押圧素子によフて、両軌道輪の間に介在
する複数の転動体を押圧するものである。

但し、本発明の転がり軸受の電圧装置に於いては、上記
押圧素子として圧電アクチュエータを使用し、この圧電
アクチュエータに所望の電圧を印加する制御器を設けた
事を特徴としている。

又、請求項２に記載された発明の場合、押圧素子を一方
の軌道輪の両側に設け、一方の側の押圧素子の伸長量に
応じた分だけ、他方の押圧素子を縮める事で、上記一方
の軌道輪が、常に１対の押圧素子の間に挟持されている
様にしている。

（作　　　用） 上述の様に構成される本発明の転がり軸受の電圧装置の
場合、圧電アク妾ユエータに印加する電圧を適当に調節
する事で、上記圧電アクチュエータの長さを変化させれ
ば、第一、第二の軌道輪の間で複数の転動体を押圧する
カ、即ち電圧を任意に調節する事が出来る。

電圧の印加に基づいて長さが変化した圧電アクチュエー
タの、耐圧縮力は十分に大きい為、この圧電アクチュエ
ータの圧縮方向に亘っても大きなアキシアル荷重を受け
る事が出来る。

又、請求項２に記載された発明の場合、押圧側の軌道輪
が常に１対の押圧素子の間にしっかりと挾持された状態
となる為、上記押圧側の軌道輪の位置決め並びに保持が
確実となり、微妙な電圧調節並びに荷重支持が可能とな
る。

（実施例） 次に、図示の実施例を説明しつつ、本発明を更に詳しく
説明する。

第１図は本発明の第一実施例を示す断面図である。

８は回転軸で、筒状の軸受ハウジング９の内側に、互い
に間隔をあけて設けた１対の転がり軸受４．４（アンギ
ュラ玉軸受）を介して、回転自在に支持されている。

軸受ハウジング９の内側に挿入された外輪１と、回転軸
８の外周面に外嵌された内輪２との間に複数個の転動体
３．３を介在させて成る転がり軸受４．４は、回転軸８
の外周面に形成した大径部１０と、同じく回転軸８に外
嵌した間座１１．１１と、回転軸８の外周面に形成した
雄螺子部に螺合した締付ナツト１２とにより、回転軸８
の外周面の所定位置に支持されている。

即ち、軸受ハウジング９の開口端部に固定した円輪状の
前蓋２３に一方（第１図の左方）の転がり軸受４の外輪
１の外端面を対向させると共に、この転がり軸受４の内
輪２の外端面（第１図の左端面）を、上記大径部１０の
端面に当接させている。又、１対の転がり軸受４．４を
構成する内輪２．２の内端面同士の間に一方の間座１１
を設け、更に他方（第１図の右方）の転がり軸受４の内
輪２の外端面に、他方の間座１１の端面を当接させてい
る。上記他方の間座１１は、回転軸８の外周面□に形成
した雄螺子部に螺合した締付ナツト１２により、上記他
方の転がり軸受４の内輪２の外端面に押し付けられてお
り、結果として１対の転がり軸受４．４は、回転軸８の
外周面の所定位置に支持固定されている。

但し、上記１対の転がり軸受４．４の組み付は方向は互
いに逆方向としている。

即ち、第１図の左側の転がり軸受４の場合、内輪２を固
定のまま、外輪１を左方向に押圧した場合に電圧が付与
され、右側の転がり軸受４の場合はこれと逆に、内輪２
を固定のまま、外輪１を右方向に押圧した場合に電圧が
付与される様に構成されている。

又、各社がり軸受４．４を構成する外輪１．１の外周面
と軸受ハウジング９の内周面との間には僅かな（例えば
数１０〜数１００μｍ程度の）隙間を介在させて、この
外輪１．１が軸受ハウジング９に対して軸方向に可動出
来る様にしている。

更に本実施例の転がり軸受の電圧装置の場合、１対の転
がり軸受４．４の外輪１．１の内端面同士の間と、他方
の転がり軸受４の外輪１の外端面（第１図の右端面）と
軸受ハウジング９の内周面に形成した段部１３との間に
、円筒状に形成された圧電アクチュエータ１４．１５を
挾持している。これらの圧電アクチュエータ１４，１５
は、ＰＺＴ等のピエゾ素子から成るもので、素子のリー
ド線に（直流）電圧を印加した場合、その印加電圧に応
じて長さを変化させる。

各圧電アクチュエータ１４．１５には、電圧発生器１６
．１７から、回転支持部の状況に応じた所定の電圧を印
加し、前記１対の転がり軸受４．４に、上記状況に応じ
た適正な電圧を付与する様にしている。

即ち、１対の転がり軸受４．４を組み込んだ回転支持部
の温度は、温度センサ１８、温度計１９により検出して
マイクロコンピュータを組み込んだ制御器２０に人力し
、同じく回転速度は、回転センサ２１、回転計２２によ
り検出して同制御器２０に入力する。そしてこの制御器
２０は、１対の転がり軸受４．４への電圧が、回転支持
部の温度と回転速度とに応じた適正値になる様に、各圧
電アクチュエータ１４．１５に印加する電圧を制御する
。

例えば、１対の転がり軸受４．４への電圧を大きくする
場合は、両転がり軸受４．４の外輪１．１の間に挟持し
た圧電アクチュエータ１４に印加する電圧を高くシ、こ
の圧電アクチュエータ１４の全長を少し大きくすると同
時に、別の圧電アクチュエータ１５に印加する電圧を低
くして、この圧電アクチュエータ１５の長さを、上記圧
電アクチュエータ１４の伸長量に応じた分だけ縮める。

この結果、１対の転がり軸受４．４への電圧が高くなる
が、両転がり軸受４．４の外輪１．１は、軸受ハウジン
グ９の開口部に固定した円輪状の前蓋２３と、１対の圧
電アクチュエータ１４．１５とによって規制されている
為、この外輪１．１の軸受ハウジング９の内側での位置
決めは確実になされる。又、各外輪１．１にアキシアル
方向の大きな荷重が加わった場合も、これを十分に支持
出来る。

１対の転がり軸受４．４への電圧を小さくする場合は、
上記の場合と逆に、両転がり軸受４．４の外輪１．１の
間に挟持した圧電アクチュエータ１４に印加する電圧を
低くし、この圧電アクチュエータ１４の全長を少し小さ
くすると同時に、別の圧電アクチュエータ１５に印加す
る電圧を高くして、この圧電アクチュエータ１５の長さ
を、上記圧電アクチュエータ１４の収縮量に応じた分だ
け伸長させる。

この結果、１対の転がり軸受４．４への電圧が低くなる
。同時に、両転がり軸受４．４の外輪１．１の位置が、
１対の圧電アクチュエータ１４．１５によって規制され
て、この外輪１．１の軸受ハウジング９内での位置決め
並びにアキシアル方向の荷重支持が確実に図られる。

次に、第２〜４図は本発明の第二実施例を示しており、
第２図は圧電アクチュエータを組み込んだ間座の、第３
図のＡ−Ａ断面に相当する図、第３図は第２図のＢ−Ｂ
断面図、第４図は、この間座を回転支持部分に組み付け
た状態を示す断面図である。

本実施例の場合、軸受ハウジング９の内周面に形成した
凸部２４と、一方（第４図の右方）の転がり軸受４を構
成する外輪１の内端面（第４図の左端面）との間に挟持
する間座２５に圧電アクチュエータ２６．２６を組み込
み、各圧電アクチュエータ２６．２６への印加電圧の変
化に基づく間座２５の長さ変化により、両転がり軸受４
．４への電圧を調整する様にしている。

上記間座２５は、それぞれ円筒状に形成された１対の素
子２７．２８が、互いに軸方向に亘る摺動を自在となる
様に構成されており、画素子２７．２８の互いに整合す
るそれぞれ複数個所（図示の場合６個所）に形成した円
形凹部２９．３０の内側に、円柱状の圧電アクチエエー
タ２６．２６を嵌装している。

各圧電アクチュエータ２６．２６には、図示を省略した
電圧発生器から長さが同一となる様な所要電圧を同時に
印加する様にして、１対の素子２７．２８から成る間座
２５の全長を微妙に調節出来る様にしている。

この様に構成された間座２５は、第４図に示す様に、軸
受ハウジング９の内周面に形成した凸部２４の端面と一
方の転がり軸受４を構成する外輪１の端面との間に挟持
して電圧装置を構成するが、この状態で各圧電アクチュ
エータ２６．２６に印加する電圧を高くし、各圧電アク
チュエータ２６．２６を伸長させて、間座２５の全長を
大きくすれば、１対の転がり軸受４．４への電圧が大き
くなり、反対に、各圧電アクチュエータ２６．２６に印
加する電圧を低くし、各圧電アクチュエータ２６．２６
を収縮させて、間座２５の全長を小さくすれば、１対の
転がり軸受４．４への電圧が小さくなる。

上記円柱状の間座２５は、前記第一実施例にも適用可能
である。

尚、転がり軸受４．４への電圧は、軸受の回転速度、温
度上昇、装置の必要とする剛性をもとに選択されるべき
もので、本発明はこの点に於いて何等の限定も加えられ
るものではない。

又、各実施例に於いて使用する圧電アクチュエータとし
ては、複数枚の圧電素子を積層して成る、所謂積層圧電
アクチュエータが、好ましく使用出来る。

更に、圧電アクチュエータ２６．２６の伸長時と収縮時
とにヒステリシスが存在する場合、このヒステリシスを
制御器２０のマイクロコンピュータに記憶させ、ヒステ
リシスを考慮して補正した電圧を、各圧電アクチュエー
タ２６．２６に印加する様にする。

（発明の効果） 本発明の転がり軸受の電圧装置は、以上に述べた通り構
成され作用する為、油圧アクチュエータを使用した場合
に比較して簡単な構成で、転がり軸受の電圧調節を行な
えるだけでなく、アキシアル方向の剛性も高くなる為、
何れの方向に荷重が加わる場合に於いても、この荷重を
確実に支持する事が出来る様になる。又、本発明の装置
は、軸受電圧を精度良く軸受の運転状態に合わせて制御
する事が出来るので、適正な剛性を保ちつつ温度上昇を
低く抑える事が可能となり、過負荷による焼付等も防止
し得る。

更に、工作機械主軸に於いて、低速回転時に電圧を大き
くして高剛性に、高速回転時には電圧を少なくして高速
限界の引き上げを行なう事も可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一実施例を示す断面図、第２〜４図
は本発明の第二実施例を示しており、第２図は圧電アク
チュエータを組み込んだ間座の、第３図のＡ−Ａ断面に
相当する図、第３図は第２図のＢ−Ｂ断面図、第４図は
、この間座を回転支持部分に組み付けた状態を示す断面
図、第５図は従来の電圧装置の第１例を示す断面図、第
６図は同第２例を示す断面図である。 １：外輪、２：内輪、３：転動体、４：転がり軸受、５
：位置決め用間座、６：圧縮ばね、フ：押圧用間座、８
：回転軸、９：軸受ハウジング、１０：大径部、１１：
間座、１２：締付ナツト、１３：段部、１４．１５：圧
電アクチュエータ、１６．１７：電圧発生器、１８：温
度センサ、１９：温度計、２〇二制御器、２１：回転セ
ンサ、２２：回転計、２３：前蓋、２４：凸部、２５：
間座、２６：圧電アクチュエータ、２フ、２８：素子、
２９．３０：円形凹部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）第一、第二の軌道輪と、両軌道輪の間に複数の転
   動体を介在させた転がり軸受と、上記第一、第二の両軌
   道輪の内の一方の軌道輪を押圧する押圧素子とから成り
   、この押圧素子によって、両軌道輪の間に介在する複数
   の転動体を押圧する転がり軸受の電圧装置に於いて、上
   記押圧素子として圧電アクチュエータを使用し、この圧
   電アクチュエータに所望の電圧を印加する制御器を設け
   た事を特徴とする転がり軸受の電圧装置。
2. （２）押圧素子を一方の軌道輪の両側に設け、一方の側
   の押圧素子の伸長量に応じた分だけ、他方の側の押圧素
   子を縮める、請求項１に記載の転がり軸受の電圧装置。