JPH028166B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は軸受装置、特に工作機械のスピンドル
に使用でき、調整自在の軸線方向の予荷重力を軸
受に加えることができる軸受装置に関するもので
ある。

軸線方向に予荷重を加えることができる種々の
形式の軸受装置が過去提案されているが種々の欠
点があり、本発明はその欠点を解消しようとする
ものである。また特に、現存する工作機械のスピ
ンドルの軸受構成の１個の軸受の代りに容易に嵌
着できるコンパクトで独立した軸受装置を得よう
とするものである。

本発明は工作機械のスピンドルを回転自在に支
持する他の軸受を補足し、工作機械のハウジング
の壁の孔に直接設置する独立した軸受装置を提案
する。この軸受装置は内輪及び外輪を有するアン
ギユラコンタクトボールベアリングを具える。通
路により潤滑剤を軸受に移送する。軸受の内輪を
スピンドルと共に回転するよう取付け、外輪を内
輪に対し軸線方向に移動できるが回転しないよう
拘束する。ハウジングの壁の孔とは独立して軸受
装置内に環状の室を構成する。

本発明の一要旨では圧力流体を上記室に移送
し、弾性的に変形できる環状のＵ字状封鎖装置を
上記室内に設ける。上記室に移送した圧力流体を
この封鎖装置に直接作用させ、外輪に軸線方向に
移動する力を加え軸受に予荷重を作用させる。封
鎖装置の代案として、環状弾性ベロース装置をこ
の室内に配置することができる。このようにして
圧力流体をベローズ装置に移送し外輪に軸線方向
の移動力を作用させて軸受に予荷重を加える。

本発明により構成した軸受装置を使用すること
によつて、関連する工具スピンドルの動的剛性を
向上させることができ、液圧手段によつて軸線方
向の予荷重力を一定に調整することにより更に利
点が得られる。

低摩擦プラスチツク及びばね鋼からこのＵ字状
封鎖装置を造ることができる。このような封鎖装
置は環状推力ピストンを形成するよう動かすこと
ができ、このピストンは全体が変形できるよう弾
性的であり、このような封鎖装置は静止したまま
であり、軸受の外輪を移動させる反力を発生する
のに使用される。同様に、ベロース装置の場合に
は、例えば一方の端部環を静止したままにすると
共に、アコーデオン状の環状片の弾性膨脹によつ
て他方の端部環を外方に動かす。この他方の端部
環の移動によつて推力即ち反力を生ぜしめる。

両方の弾性構成部材によつて固有の減衰作用を
生ぜしめることができる。しかし、圧力流体の流
動通路内に制限部を設けることはこの効果を強め
るのに有効である。

スリーブ又は環状ブロツクを軸受に接触させる
ことができ、工作機械のハウジングの壁の孔に収
容することができる。しかし、軸受の外輪をこの
孔に直接設置することができる。圧力流体を収容
する室、又は圧力流体を収容するベローズ装置を
収容する室をこの孔内に配置することができ、特
にスリーブ内に又はスリーブの外部に配設するこ
とができる。本発明のすべての実施例では、摺動
接触する表面を圧力流体によつて相対的に移動さ
せる。これ等表面は外輪とスリーブとの間又は外
輪と孔との間又は外輪に固着したブロツクとスリ
ーブ又は孔との間である。付加的通路、ポケツト
等を設け、摺動面や軸受に潤滑剤を通すことがで
きるようにする。

特定の用途に応じて、スリーブ又はブロツクに
別個の孔を設け、この孔を通して圧力流体及び潤
滑剤を通す。半径方向又は軸線方向端面の開口に
よつてこれ等孔に接近し得るようにする。

この軸受装置は特にコンパクトで小さく、嵌着
するハウジングの壁の孔より幅が大きくなく、ス
ピンドルの軸線方向の寸法より著しく小さい。

図面につき本発明を説明する。

図面には同一部分を同一符号で示すがまず第１
図において、工作機械の主軸台は例えばそれぞれ
前壁１と後壁２とを有するハウジングを具える。
本発明により構成した軸受ユニツト５と通常の型
式のアンギユラコンタクトボールベアリング組立
体４とによつてハウジング内に回転するよう工具
スピンドル３を支持する。２個の並べた軸受から
成る組立体４を前壁１に取付けると共に、ユニツ
ト５を後壁２に取付ける。後壁２の孔５１内に直
接ユニツト５を嵌着し、リテーナ環６に掛合させ
る。ユニツト５は全体として独立しており、第１
図に単に説明的に示したように可変の軸線方向の
予荷重を必要とする構造や、種々の異なる全用途
にユニツト５を使用することができる。第２及び
３図に示すように、硬化軸受鋼から成る外側スリ
ーブ７と、内輪８、外輪９、ボール１０及びケー
ジ（図示せず）を有するアンギユラコンタクトボ
ールベアリングとからユニツト５を構成する。ス
ピンドル３と共に回転する内輪８を外輪９に関連
する幅にわたり延在し、図面に示すように、内輪
８をユニツト５の全幅にわたり延在する。外輪９
と外輪スリーブ７とをスピンドル３の軸線に平行
な方向に相対的に動かし得るようにし、外輪９の
外面とスリーブ７の内面との間を摺動接触させ
る。

スリーブ７と外輪９との間に回転が生じないよ
うにすると共に軸線方向には互に動かし得るよう
にするため、スリーブ７内のねじ２１を外輪９の
軸線方向溝孔２５内に掛合させる。スリーブ７内
に環状ブロツク１１を収容し、スリーブ７の内面
の溝に嵌着した環１２によりスリーブ７内にブロ
ツク１１を保持する。環状ブロツク１１に軸線方
向の溝孔２６を形成し過大な潤滑剤を逸出させ
る。スリーブ７の内側に隣接して環１２から遠方
のブロツク１１の端部に凹所２３を形成する。こ
の凹所２３によつて圧力流体収容室２４の一部を
構成する。スリーブ７の孔１５，１５′，１６に
よつて室２４に対し及び室２４から流体を移送す
る。室２４に達する半径方向の孔１６を縦孔即ち
軸孔１５と半径方向の孔１５′とに連通させる。
このようにしてユニツト５の半径方向の外部又は
軸線方向の外部からら流体を供給し、使用してい
ない孔１５，１５′によつて室２４から流体を流
出させ又はこれ等孔１５，１５′を閉塞する。半
径方向の孔１６の断面を孔１５，１５′の断面よ
り小さくし、流体の流れを制限する。移動できる
弾性の環状封鎖装置１３を室２４に配置する。封
鎖装置１３を適当なプラスチツク材料、例えば
PTFEで造り、このような材料で裏打ちした特殊
形状のばね鋼挿入部材即ちばね鋼構成部材を設け
る。封鎖装置１３は外輪９の内端面４０に接触
し、封鎖装置１３はＵ字状断面を有し、室２４内
に流体を収容するよう開放している。スリーブ７
の内方軸線表面と凹所２３とに摺動封鎖接触する
よう封鎖装置１３の脚を押圧する。この封鎖装置
１３は「シヤンバンバリシール（Shamban Vari
―Seal）」のような既知の形式のものでよい。ブ
ロツク１１の外面の溝に「シヤンバンクオドリン
グ（Shamban Quad Ring）」のような既知の形
式の封鎖装置又はＯリングのような固定封鎖装置
１４を設置し、スリーブ７の内面を封鎖する。最
初の設定中、スピンドル３に対し所定位置にスリ
ーブ７を調整し、スピンドル３の自由な軸線方向
の運動を抑止する。その後、作動中は室２４に収
容した流体によつて矢印Ａの方向に封鎖装置１３
と外輪９とを移動させ、軸受８，９に可変の予荷
重の軸線方向の力を生ぜしめる。この封鎖装置１
３は摺動摩擦係数が小さく、非常に有効な自己封
鎖性の弾性環状ピストンを形成する。

ブロツク１１にも孔１９，２０を設け、この孔
によりノズル１７を経て軸受８，９に潤滑剤を移
送する。スリーブ７の付加的孔（図示しないが孔
１５，１５′１６に類似する）によつて孔１９，
２０に潤滑剤を供給する。第３図は第２図の鎖線
の円Ｄによつて示した部分を詳細に示す。第３図
に示すように、Ｏリング２２をブロツク１１の凹
所６８内に設置し、スリーブ７とブロツク１１と
の潤滑剤供給孔との間を封鎖する。

内輪８を外輪９に対し突出させることはあらゆ
る場合に必要な訳でなく、第４及び５図に標準の
等しい幅の軸受の内輪８及び外輪９を有する他の
ユニツトを示す。第４図に示すように、封鎖装置
１３と外輪９との間に推力環２７を位置させる。
ブロツク１１は全体がスリーブ７内にある訳でな
く、またブロツク１１のフランジ２８は外側スリ
ーブ７の面取り端２９に衝合している。従つて環
１２を省略することができる。

スリーブ７にもその反対壁にフランジ３０を設
け、ハウジングの後端２の孔５１内にスリーブ７
を設置するのに役立つようにする。第５図に示す
ように、外輪９の外端面の凹所３１に止ねじ２１
を掛合させて、回転しようとする外輪９にスリー
ブ７をロツクする。また第４及び５図に示すユニ
ツト５は若干異なる形式の潤滑及び流体供給シス
テムを採用している。第４図の上部に示すよう
に、スリーブ７の縦孔３２と半径方向孔３３と、
ブロツク１１の半径方向３４と縦孔３５とから成
るＵ字状通路を経てノズル１７に潤滑剤を供給す
る。

第４図の下部に示すように、外輪９を軸線方向
に移動させる圧力流体は上述したようにスリーブ
の縦孔１５と小さな半径方向孔１６とを経て移送
される。

上述した本発明の実施例では、室２４に収容す
る流体によつて封鎖装置１３を移動させ、軸受の
外輪９に外方への推力を直接作用させる。

第６図に示す変形の構造では、室２４に収容し
た流体によつて外輪９を移動させる反力を生ぜし
める。第６図に示すように、ブロツク１１にはス
リーブ７と外輪９との間に重要な円筒形の軸線区
域３８を設け、スリーブ７をハウジングの壁２に
設置するフランジ３０を越えて外方にこの軸線区
域３８を突出する。ブロツク１１に設けた半径方
向内方に突出するフランジ３９を外輪９の内端面
４０に掛合させ、この内端面４０とスリーブ７の
半径方向フランジ３４間にこのフランジ３９を位
置させる。室２４をスリーブ７とハウジングの壁
２との外側に位置させる。例として図示したよう
に、他の構成部材４１をブロツク１１に一体にす
ることができ、ブロツク１１の軸線区域３８と、
スリーブ７の軸線突部４２と関連してこの構成部
材４１によつて室４１を構成する。遮蔽体として
作用する半径端壁４７をこの構成部材４１に設け
る。ブロツク１１の区域３８の外面４３と、スリ
ーブ７の内面４４との間を摺動接触させる。ブロ
ツク１１の区域３８の内面を外輪９に緊密に接触
させその回転を抑止する。またスリーブの軸線突
部４２を外面４５と構成部材４１の内面４６との
間を摺動接触させる。構成部材４１に取付けた連
結部４７によつて室２４に直接圧力流体を移送す
る。壁２の通孔４８と、スリーブ７の補助孔４９
とを経て軸受８，９及び摺動面４３，４４に潤滑
剤を供給する。スリーブ７の外面のＯリング５０
によつてハウジングの後壁２の孔５１の面を封鎖
する。ブロツク１１とスリーブ７とが静止してい
た上述の実施例とは異なり、第６図に示すユニツ
トでは圧力流体による予荷重の調整を行なうよう
にして、ブロツク１１を外輪９と共に動かす。ま
た特に、室２４に供給した圧力流体は弾性の封鎖
装置１３に作用させ、矢印Ａの方向にブロツク１
１と外輪９とを押圧する。比較的長い摺動面４
３，４４と摺動面４５，４６とによつて移動に対
する十分な案内を構成する。

第７図に示す同様な構造では、スリーブ７の代
りに第６図のスリーブ７の外側区域３０，４２に
よく似た環５２を用い、軸線区域３８の外面４３
を後壁２の孔５１の面に摺動接触させる。後壁２
の通孔４８を経て潤滑剤を供給するが、潤滑剤は
ブロツク１１の区域３８の外面４３の凹所５３に
入り、ブロツク１１の段付き端部フランジ５５の
孔５４を通つて流れ、軸受８，９に達する。この
端部フランジ５５の外面にＯリング５０を設け孔
５１の面に掛合させる。

第８図は並べて取付けた１対のアンギユラコン
タクトボールベアリング８′，９′，１０′を採用
する他のユニツトを示す。環状ブロツク１１によ
つて外輪９，９′を回転しないようロツクすると
共に、内輪８，８′をスピンドル３と共に回転さ
せる。ここでもブロツク１１をハウジングの後壁
２の孔５１に摺動接触させる。またこれ等摺動面
をキー止めすることができる。

第７図に関連して潤滑剤供給装置を説明する。
ブロツク１１のねじ付き外部５６にねじ付き環５
７を取付ける。後壁２に嵌着した他の構成部材４
１と共にこの環５７によつて室２４を構成する。
封鎖装置１３を後壁２に直接接触させる。環５７
を回転位置にロツクするが軸線方向には移動し得
るようにする。環５７に一連の離間した周縁溝孔
５８を設けることによつてねじ５９によるこのよ
うなロツクを行なうことができ、このねじ５９を
後壁２に取外し得るよう固着し、構成部材４１の
キー溝に掛合させる。上述したように、環５７上
の連結部４７を介して室２４に供給される流体を
封鎖装置１３に作用させ、環５７、ブロツク１１
及び他の外輪９，９′を矢印Ａの方向に動かす。
この装置上に環５７を調整することによつて、制
御される予荷重範囲を予め決定することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明により構成した軸受装置により
支持したスピンドルを利用する工作機械のハウジ
ングの一部の部分断面図、第２図は第１図に示す
軸受装置の若干拡大した断面図、第３図は第１図
に示す軸受装置の一部の拡大図、第４図は本発明
軸受装置の他の実施例の断面図、第５図は第４図
の軸受装置の一部の断面図、第６〜８図は本発明
軸受装置の種々の実施例の断面図である。 １……前壁、２……後壁、３……工具スピンド
ル、４……アンギユラコンタクトボールベアリン
グ組立体、５……軸受ユニツト、６……リテーナ
環、７……外側スリーブ、８……内輪、９……外
輪、１０……ボール、１１……環状ブロツク、１
２……環、１３……環状封鎖装置、１４……固定
封鎖装置、１５，１５′，１６……スリーブの孔、
１７……ノズル、１９，２０……孔、２１……ね
じ、２２……Ｏリング、２３……凹所、２４……
室、２５……溝孔、２７……推力環、２８……フ
ランジ、２９……面取り端、３０……フランジ、
３１……凹所、３２，３５……縦孔、３３，３４
……半径方向孔、３８……軸線区域、３９……フ
ランジ、４０……内端面、４１……構成部材、４
２……軸線突部、４３……外面、４４……内面、
４５……外面、４６……内面、４７……半径端
壁、４８……通孔、４９……補助孔、５０……Ｏ
リング、５１……孔、５２……環、５３……凹
所、５４……孔、５５……段付き端部フランジ、
５６……ねじ付き外部、５７……ねじ付き環、５
８……周縁溝孔、５９……ねじ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 工作機械のスピンドル３を回転支持する軸受
   ４を補なうため工作機械のハウジング２の壁の孔
   ５１に直接設置される独立した軸受装置であつ
   て、前記スピンドルと共に回転し得る内輪８と、
   この内輪８に対し軸線方向に移動できるが回転し
   ないよう拘束される外輪９と、これ等内輪と外輪
   との間の回動素子１０とを有する少なくとも１個
   のアンギユラコンタクトボールベアリングを具
   え、加圧流体を収容するための室２４と、この室
   に連通する流体通路である少なくとも１個の孔１
   ５，１５′と、前記アンギユラコンタクトボール
   ベアリングに潤滑剤を供給するための少なくとも
   １個の潤滑剤用孔１９，２０とを有する軸受装置
   において、前記外輪９に予荷重を加えるため前記
   室２４の壁の一部を構成するよう前記室２４内に
   配置された弾性変形し得るＵ字状の環状封鎖装置
   １３を設け、金属挿入部材を組合せたプラスチツ
   ク材料でこの環状封鎖装置１３を構成し、前記ア
   ンギユラコンタクトボールベアリングは少なくと
   もその外輪９が標準の寸法の割合のものでその軸
   線方向長さ対直径の比が比較的小さく、作動中、
   軸線方向の移動及び傾動を生じて前記環状封鎖装
   置１３を歪ませるものであることを特徴とする軸
   受装置。 ２ 限定された摺動と傾動とを行なうよう前記内
   輪８及び外輪９を包囲して前記ハウジングの壁の
   孔５１内に設置したスリーブ７と、このスリーブ
   ７内に拘束し環状ブロツク１１とによつて前記ス
   リーブ７の内側に前記室２４を形成した特許請求
   の範囲第１項に記載の軸受装置。 ３ 流体通路である前記孔１５，１５′と、前記
   潤滑剤用孔１９，２０を前記環状ブロツク１１及
   び前記スリーブ７とに設けた特許請求の範囲第２
   項に記載の軸受装置。 ４ 流体通路である前記孔１５を前記スリーブ７
   の軸線方向に垂直な端面に開口させた特許請求の
   範囲第３項に記載の軸受装置。 ５ 流体通路である前記孔１５′を前記スリーブ
   の半径方向の外面に開口させた特許請求の範囲第
   ３項又は第４項に記載の軸受装置。 ６ 過大な潤滑剤を逸出させるため前記環状ブロ
   ツク１１に軸線方向の溝孔２６を形成した特許請
   求の範囲第３〜５項のいずれか１項に記載の軸受
   装置。 ７ 前記潤滑剤用孔１９，２０によつてこの軸受
   装置の相対摺動面に潤滑剤を運ぶ特許請求の範囲
   第１〜６項のいずれか１項に記載の軸受装置。 ８ 前記環状封鎖装置１３に推力環２７を設け、
   前記環状封鎖装置１３と前記外輪９との間にこの
   推力環２７を介挿した特許請求の範囲第１〜７項
   のいずれか１項に記載の軸受装置。 ９ 前記内輪８及び外輪９にスリーブ７又は環状
   ブロツク１１を設け、このスリーブ７又は環状ブ
   ロツク１１を前記ハウジングの壁の孔５１内に収
   容して前記内輪８及び外輪９を包囲させると共に
   前記外輪９に摩擦接触させてこの外輪の回転を防
   止した特許請求の範囲第１項に記載の軸受装置。 １０ 前記内輪８及び外輪９にスリーブ７と環状
   ブロツク１１とを設け、前記スリーブ７を前記ハ
   ウジングの壁の孔５１内に直接設置すると共に、
   前記環状ブロツク１１を前記外輪９に固着し、前
   記環状ブロツク１１と前記スリーブ７とによつて
   前記スリーブ７及び前記ハウジングの壁の孔５１
   の外側に少なくとも部分的に前記室２４を構成
   し、前記スリーブ７及び前記環状ブロツク１１の
   表面を摺動接触させ加圧流体の収容によつて前記
   スリーブ７に対し前記外輪９及び前記環状ブロツ
   ク１１を共に動かす特許請求の範囲第１項に記載
   の軸受装置。 １１ 前記内輪８及び外輪９に環状ブロツク１１
   を設け、この環状ブロツク１１を前記ハウジング
   の壁の孔５１内に収容して前記外輪９を包囲さ
   せ、前記環状ブロツク１１の外面４３と前記ハウ
   ジングの壁の孔５１とを摺動接触させると共に前
   記環状ブロツク１１を前記外輪９に固着し、前記
   ハウジングの壁の孔５１の外部に前記室２４を構
   成して加圧流体の収容によつて前記ハウジングの
   壁の孔５１に対し前記外輪９と前記環状ブロツク
   １１とを共に動かす特許請求の範囲第１項に記載
   の軸受装置。 １２ 前記室２４を部分的に構成しているねじ付
   き環５７に前記環状ブロツク１１を螺着し、前記
   ねじ付き環５７に周縁溝孔５８を形成しこれに掛
   合するねじ５９によつて前記ねじ付き環５７の回
   転を防止すると共に前記環状ブロツク１１に対し
   前記ねじ付き環５７の位置を調整自在とした特許
   請求の範囲第１１項に記載の軸受装置。