JPH0283104A - 主軸支持ベアリングの可変予圧装置 - Google Patents

主軸支持ベアリングの可変予圧装置

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JPH0283104A
JPH0283104A JP23737488A JP23737488A JPH0283104A JP H0283104 A JPH0283104 A JP H0283104A JP 23737488 A JP23737488 A JP 23737488A JP 23737488 A JP23737488 A JP 23737488A JP H0283104 A JPH0283104 A JP H0283104A
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JP
Japan
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main shaft
piston mechanism
fluid pressure
support
pressure cylinder
Prior art date
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Pending
Application number
JP23737488A
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English (en)
Inventor
Norihiko Yano
弥野 徳彦
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Osaka Kiko Co Ltd
Original Assignee
Osaka Kiko Co Ltd
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Publication date
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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〕 本発明は主軸支持ベアリングの可変予圧装置に関するも
のであり、例えば、横マシニングセンタの高速回転主軸
を回転自在に支持するアンギエラボールベアリングまた
はテーパーローラベアリングに付与すべき予圧力の大き
さを主軸の回転数に応じて二段以上に変換する目的で使
用される。
〔従来の技術〕
高速回転する主軸を具えた工作機械の主軸支持ベアリン
グとして、ワーク加工時に主軸に働くラジアル荷重とス
ラスト荷重に対応してアンギュラボールベアリングまた
はテーパーローラベアリングが使用されている。アンギ
ュラボールベアリングまたはテーパーローラーベアリン
グには、ワークの加工条件、即ち低速高負荷切削状態か
ら高速低負荷状態まで、切削負荷に応じた最適の予圧力
を与える必要がある。主軸の低速回転域から超高速回転
域迄、切削負荷の大きさに応じて前記予圧力の大きさを
調整する手段として、例えば実開昭63−94601号
公報には、主軸ベアリングの内輪間に、対向する内輪を
互いに反対方向へ押圧すると共に、内輪の熱膨張に伴っ
て縮退するスプリングを介装することが提案されており
、更に、実開昭63−94602号公報には、主軸ベア
リングの外輪間に、外輪に与えられる予負荷の大きさを
一定の水準に維持すると共に、両外輪を互いに反対方向
へ押圧すると共に、外輪の熱膨張に伴って縮退するスプ
リングを介装することが提案されている。また、実開昭
63−94603号公報には、主軸ベアリングの外輪間
に、間隔を五いて対向配置され、両外輪を互いに反対方
向へ押圧すると共に、外輪の温度上昇に伴って対向間隔
を縮める少なくとも一対のバイメタルを介装することが
提案されている〔発明が解決しようとする課題〕 通常、主軸の回転数が10000乃至15000rpa
+にも達する超高速回転域における予圧の設定に際して
は、主軸支持ベアリングの内外輪の温度差(熱膨張の差
)と、遠心力の作用による拡径量を見込むが、高速回転
域に適合するように予圧を設定すると、低速回転域にお
いては、主軸ベアリングとその間座の間に軸方向間隙が
発生してしまう。このような状態では主軸ベアリングの
ボールまたはローラーの転勤状態が不安定となり、主軸
の振動や軸方向剛性の低下によるワーク加工精度の低下
等の障害が発生する。
一方、低速回転域を基準にして予圧を設定すると、高速
回転域に到達したとき間座もしくは主軸ベアリングの熱
膨張によって予圧が上昇し、主軸ベアリングに焼き付き
等の故障が発生する。
実開昭63−94601号、63−94602号、63
−94603号公報は、上記の如き障害の回避手段を提
示するものではあるが、バネ力の設定やスプリング構成
材料として用いられる線材の直径あるいはバイメタルの
材質選定に実用上の制約が認められ、また、主軸への装
着時にスプリングの押圧力に抗して間座をセントしてい
るため、予圧設定値が一定にならないだけでなく、組込
み精度や主軸の支持剛性の低下等の問題が派生する。
本発明の主要な目的は、在来の主軸支持ベアリングの可
変予圧装置で問題となっていた予圧設定部材の寸法およ
び材質の困難性、予圧設定値の不同、組込み精度や主軸
の支持剛性低下環を解消し得る流体圧シリンダ・ピスト
ン機構組込み方式の可変予圧装置を提供することにある
〔課題を解決するための手段〕
上記目的の達成手段として本発明の1つは、工作機械の
主軸を回転自在に支持する2個の支持ベアリングの外輪
間に、軸方向へ作動する流体圧シリンダ・ピストン機構
を組込んだものである。
また、本発明は、工作機械の主軸を回転自在に支持する
2個の支持ベアリングの外輪間に、軸方向へ作動する流
体圧シリンダ・ピストン機構を組込むと共に、この流体
圧シリンダ・ピストン機構の流体圧供給経路中に、圧力
調整弁を接続したものである。
さらに、本発明は、工作機械の主軸を回転自在に支持す
る2個の支持ベアリングの外輪間に、軸方向へ作動する
流体圧シリンダ・ピストン1RtNを組込むと共に、こ
の流体圧シリンダ・ピストン機構の流体圧供給経路に圧
力切換兼展圧回路を接続したものである。
また、本発明は、工作機械の主軸を回転自在に支持する
2個の支持ベアリングの外輪間に、軸方向へ作動するエ
アシリンダ・ピストン機構を組込むと共に、このエアシ
リンダ・ピストン機構と内輪間座の間にエア流出間隙を
形成し、かつ、エア流出間隙中の内輪間座に放熱フィン
を形成したものである。
〔作用〕
流体圧シリンダ・ピストン機構を2個の主軸支持ベアリ
ングの間に装着された外輪間座に組み込むことによって
、前記ベアリングにワークの切削負荷に応じて所定の軸
方向予圧力を付与する。
また、上記流体圧シリンダ・ピストン機構の流体圧供給
経路に、圧力調整弁を接続することによって、外部から
予圧力の調整可能な主軸支持ベアリングを構成する。
さらに、流体圧シリンダ・ピストン機構の流体圧供給経
路に圧力切換兼膜圧回路を接続することによって主軸低
速回転時の予圧(高圧)から主軸高速回転時の予圧(低
圧)へ切換えるとき、主軸支持ベアリングの過大な予圧
力の残存を防止する。
また、上記流体圧シリンダ・ピストン機構の作動媒体と
してエヤを使用し、流体圧シリンダ・ピストン機構と外
輪間座の間から噴出するエヤを内輪間座の放熱フィンに
吹き付けることによって主軸支持ベアリングと主軸を冷
却する。
〔実施例1〕 第1図の上半分は本発明の第1の具体例を示す主軸ヘッ
ドの先端部分の縦断面図である。
横形マシニングセンタの主軸ヘッド(1)には、ハウジ
ング(4)内に2個一組で所定の離隔距離を置いて対向
配置されたアンギュラボールベアリング(3a)  (
3b)によって主軸(2)が回転自在に支持されている
。このアンギュラボールベアリング(3a)  (3b
)の間には、円筒状の内輪間座(5)と、2つ割り構造
をなし、内部に円環状ピストン(8)の遊嵌支持室(1
8a)(18b )を形成してなる円筒状の外輪間座(
6)(9)が配設されている。なお、参照番号(19)
(20)  (21)は、前記ピストン(8)および外
輪間座(6)(9)からなる流体圧シリンダ・ピストン
機構(22)から作動流体、例えばエヤが漏出すのを防
止するため、シール部材として嵌装された0リングを示
し、(12)は系外の圧空源から前記ビス゛トン(8)
の遊嵌支持室(1日)内へ圧縮エアを供給する送気管路
、(13)はピストン(8)の遊嵌支持室(18)から
系外に向かって伸びる排気管路を示す。主軸(2)の回
転数に応じて送気管路(12)から上記流体圧シリンダ
・ピストン機構(22)への圧縮エヤの供給量を調節す
ることによってアンギュラボールベアリング(3a) 
 (3b)の外輪には、低速回転域から高速回転状態、
切削負荷の大きさに適合した所定の軸方向予圧力が付与
される。
〔実施例2〕 第2図は本発明の第2および第3の具体例における流体
圧シリンダ・ピストン機構と減圧弁ならびに税気回路と
の接続状態の説明図である。なお、以下の記述において
第1図と同一の構成部材は同一の参照番号で表示し説明
を省略する0図示するように、系外に設けた圧空源(2
3)と主軸ヘッド(1)に設けた前記流体圧シリンダ・
ピストン機tJ! (22)との間には、減圧弁(14
)からなる予圧力調整装置が組込まれている。減圧弁(
14)の弁開度は、主軸(2)が高速回転状態にあると
き、遊嵌支持室(18a)(18b )内へ導入される
圧縮エアの圧力を減少させ、これによってアンギュラボ
ールベアリング(3a)  (3b)の外輪に高速回転
に適合した低い予圧力が作用するように調整する0反対
に主軸(2)が低速回転状態にあるときには、減圧弁(
14)の弁開度を絞り、遊嵌支持室(18a)(18b
)内へ導入される圧縮エアの圧力を増大させ、これによ
ってアンギュラボールベアリング(3a)  (3b)
の外輪に低速回転に適合した高い予圧力が作用するよう
に調整することが出来る。
〔実施例3〕 第2図に示すように流体圧シリンダ・ピストン機構(2
2)には、前記予圧力調整用の減圧弁(14)と並列に
ソレノイドバルブ(16)を接続すると共に、送気管路
(12)に向かって延びる減圧弁(14)の圧縮エヤ送
出側管路(14a )  とソレノイドバルブ(16)
の圧縮エヤ送出側管路(16a)との間にシャトルバル
ブ(15)を接続することにより脱気回路(24)を構
成し、また、圧縮エヤ送出側管路(14a )  (1
6a )の合流点(P)から見て送気管路(12)と反
対側に延びる管路(25)には、高速回転時の過大な予
圧力による焼付を防止するための安全装置として圧力ス
イッチ(17)を接続している。
膜圧回路(24)は、主軸(2)の回転数を低速域から
高速域に切替える際、高圧の予圧力を瞬間的に膜圧させ
る回路である。即ち、外輪間座(6)(9)間の予圧力
が高い低速回転下の重切削負荷状態から外輪間座(6)
(9)間の予圧力が低い高速回転下の軽切削状態に移行
する際には、ソレノイドバルブ(16)とシャトルバル
ブ(15)による圧縮エヤ流路の切替えによって大気解
放状態を作り出し、流体圧シリンダ・ピストン機構(2
2)に作用する予圧力の大きさを瞬間的に零にし、この
後、減圧弁(14)の圧縮エヤ送出側管路(14a )
からの圧縮エヤの供給を開始することによって、流体圧
シリンダ・ピストン機構(22)のピストン遊嵌支持室
(18a)(18b)に主軸(2)の高速回転に適合し
た低い予圧力を発生させる。これと反対に主軸(2)が
低速で回転しているときには、圧空源(23)から送り
出された圧縮エヤは、ONソレノイドバルブ(16)を
通って流体シリンダ・ピストン機構(22)に供給され
る。上記膜圧回路(24)の作動に際し、この膜圧回路
に付設された圧力スイッチ(17)は、主軸(2)を高
速回転させるとき、流体圧シリンダ・ピストン機構(2
2)に大きな予圧力が作用しているかどうかを判断し、
主軸の高速回転の可否を決定する監視装置を決定する安
全監視装置として機能している。
〔実施例4〕 第1図の下半分は本発明の第4の具体例を示す主軸ヘッ
ドの先端部分の縦断面図である。この具体例においては
、2つ割り構造の外輪間座(6)(9)の内側にピスト
ン(8)の遊嵌支持室(18a)(18b)が形成され
ている点に関しては第1図に示す第1の具体例と同一で
あるが、予圧媒体として圧縮エヤを使用し、エヤシリン
ダ・ピストン機構(22)と円筒状内輪間座(10a)
  (10b)との間に前記ピストン(8)の遊嵌支持
室(18a)(18b)と連通ずるエア流出間隙(26
a )  (26b )を形成し、かつ、外輪間座(6
)  (9)とアンギュラボールベアリング(3a) 
 (3b)との間に配設された前記内輪間座(10a 
)  (10bJの外面に所定の間隔を霞いて平行に延
びる複数枚の放熱フィン(11)(11)・・・を形成
している。この具体例では、エア流出間隙(26a)(
26b)から漏出る圧縮エヤを放熱フィン(11)  
(11)・・・に吹付けることによって主軸(2)およ
びアンギュラボールベアリング(3a)  (3b)を
冷却している。
〔発明の効果〕
本発明によれば主軸の回転数に応じてアンギュラボール
ベアリングの予圧力の大きさを変換しているから、予圧
力の不足による振動発生や過大な予圧力の発生に起因す
る主軸支持ベアリングの焼付きが効果的に防止される。
また、外部から容易に設定予圧が変更出来る事を特長と
している。このため、工作機械の耐久性が向上するだけ
でなく、ワークの加工精度の向上に関しても従来装置の
水準を大幅に上進る効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
第1図の上半分は本発明の第1の具体例を示す主軸ヘッ
ドの先端部分の縦断面図である。第2図は本発明の第2
及び第3の具体例における流体圧シリンダ・ピストン機
構と減圧弁ならびに脱気回路との接続状態の説明図であ
る。第1図の下半分は本発明の第4の具体例を示す主軸
ヘッドの先端部分の縦断面図である。 (1) −・主軸ヘッド、  (2)・−・主軸、(3
a)  (3b)・−アンギュラボールベアリング、(
5)(10a)(10b)−内輪間座、(6)(9)−
・−外輪間座、 (8)−・−・ピストン、   (IIL−放熱フィン
、(12) −−−−一送気管路、   (13) −
・排気管路、(22)・−・−・流体圧シリンダ・ピス
トン機構、(14) −・−・減圧弁、 (15) −・シャトルバルブ、 (16) −・ソレノイドバルブ、 (17)・−圧カスインチ、(23) −圧空源、(2
4)・−展圧回路、 (26a )  (26b ) −・・エア流出間隙。 特許 出 願人 大阪機工株式会社

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)工作機械の主軸を回転自在に支持する2個の支持
    ベアリングの外輪間に、軸方向へ作動する流体圧シリン
    ダ・ピストン機構を組込んだことを特徴とする主軸支持
    ベアリングの可変予圧装置。
  2. (2)工作機械の主軸を回転自在に支持する2個の支持
    ベアリングの外輪間に、軸方向へ作動する流体圧シリン
    ダ・ピストン機構を組込むと共に、この流体圧シリンダ
    ・ピストン機構の流体圧供給経路中に、圧力調整弁を接
    続したことを特徴とする主軸支持ベアリングの可変予圧
    装置。
  3. (3)工作機械の主軸を回転自在に支持する2個の支持
    ベアリングの外輪間に、軸方向へ作動する流体圧シリン
    ダ・ピストン機構を組込むと共に、この流体圧シリンダ
    ・ピストン機構の流体圧供給経路に圧力切換兼膜圧回路
    を接続したことを特徴とする主軸支持ベアリングの可変
    予圧装置。
  4. (4)工作機械の主軸を回転自在に支持する2個の支持
    ベアリングの外輪間に、軸方向へ作動するエアシリンダ
    ・ピストン機構を組込むと共に、このエアシリンダ・ピ
    ストン機構と内輪間座の間にエア流出間隙を形成し、か
    つ、エア流出間隙中の内輪間座に放熱フィンを形成した
    ことを特徴とする主軸支持ベアリングの可変予圧装置。
JP23737488A 1988-09-20 1988-09-20 主軸支持ベアリングの可変予圧装置 Pending JPH0283104A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5803619A (en) * 1994-12-13 1998-09-08 Koyo Seiko Co., Ltd. Antifriction bearing pre-loading device and shaft bearing structure

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4930283A (ja) * 1972-07-12 1974-03-18
JPS6145109A (ja) * 1984-07-16 1986-03-05 ザ クロス カンパニ− 回転部材を孔内に取付ける装置
JPS6254192A (ja) * 1985-06-06 1987-03-09 ザ ゼネラル エレクトリツク コムパニ− ピ−エルシ− デジタル混合装置

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