JPH03121308A - 回転軸の軸受構造 - 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〉 本発明は、軸受の温度変化に基づき軸受の予圧を調整し
得る回転軸の軸受構造に関し、工作機械の主軸用軸受、
高速回転ギヤボックス用軸受等の高速回転する軸受に適
用可能なものである。

〈従来の技術〉 従来、工作機械の主軸用軸受、高速回転ギヤボックス用
軸受等には、機器の高性能化を目的として、低速回転か
ら高速回転までの広い領域の回転を可能とすることが要
求されている。特に、高速回転時においては、軸受の発
熱による熱変形が大きくなるため、熱変形による軸受の
予圧の変化を抑えるべく、一定の予圧を与えるような構
造となっている回転軸の軸受構造が知られている。

このような、従来の軸受構造の一例を表す第３図に示す
ように回転軸１と支持部材６との間にはアンギュラ玉軸
受２ａ、２ｂが例えば背面組合せ軸受となるように設置
されており、且つ、これらは間座３．定予圧用ばね４及
び止めナツト５等によって回転軸１に押圧固定されてい
る。

従って、回転軸１の低速回転時のみでなく、高速回転時
においても、軸受２ａ、２ｂの予圧は、定予圧用ばね４
からのほぼ一定のスラスト方向の応力により一定の値と
なるように設定されており、軸受２ｍ、２ｂの発熱を抑
制していた。

〈発明が解決しようとする課題〉 第３図に示す従来の回転軸の軸受構造は、高速回転時に
おける軸受２ａ、２ｂの発熱を抑えるため、軸受２ａ、
２ｂの予圧がほぼ一定の値となっている。

しかし、工作機械の主軸は、高速回転時における軽切削
だけでなく、低速回転時における重切削においても用い
られることがあ＾、軸受の発熱を抑えるように一定圧の
予圧を加えるだけでは重切削に対応するだけの高剛性を
得ろことが困難であった。

さらに、高速回転ギヤボックス用軸受等においても、低
速回転時には重負荷下における動力伝達が行われること
も多（、軽負荷高速回転と重負荷低速回転との両面の要
求を満足させることが困難であった。

く課題を解決するための手段〉 本発明による回転軸の軸受構造は、回転軸を支持する組
合せ軸受の軸受間に配置され且つ圧電素子材料で形成さ
れた間座と、この軸受の近傍に設けられてこの軸受の温
度を検出する温度検出器と、この温度検出器により検出
された軸受温度に基づき前記間座へ印加する電圧を調整
して前記間座の軸方向寸法を変化させろ予圧制御装置と
を具備することを特徴とするものである。

く作　　　用〉 回転軸が組合せ軸受を介して回転される。

この回転の際、軸受から発生する熱による温度変化を温
度検出器により検出し、この検出した軸受温度に基づき
、予圧制御装置内で軸受温度と予圧とを関係づけろと共
に予圧制御装置から圧電素子材料の間座に印加する電圧
をｖ４整する結果、間座寸法を変化して予圧が制御され
る。

く実　施　例〉 本発明の回転軸の軸受構造の一実施例について第１図に
基づき説明する。

支持部材６には背面組合せ軸受となっている一対のアン
ギュラ玉軸受２ａ、２ｂを介して回転軸１が回転自在に
支持されている。この軸受２ａ、２ｂの間にはそれぞれ
環状をなし且つ軸受２ａ、２ｂの間隔を調整する一対の
間座３，４が挾まれると共に、軸受２ａ。

２ｂは止めナツト５に押圧付勢されつつ設置されている
。

軸受２ｍ、２ｂの内輪２２　ａ、　２２　ｂと当接する
間座３は一般的な金属材料で形成されており、外輪２１
ｍ、２１ｂと当接する間座４は圧電素子材料である例え
ばチタン酸バリウムで形成されており、その外輪２１ａ
、２１ｂと当接する位置の近傍には、それぞれ電圧印加
用の端子９ａ、９ｂが取付けられている。

支持部材６には軸受２ａの温度を検出するための温度検
出器７が軸受２ａの近傍に設置されており、これら軸受
部１０の外部には外部の温度を基準温度として検出する
温度検出器８が温度検出器７により検出されろ軸受温度
と基準温度との比較をするために設置されている。温度
検出器７，８からそれぞれ呻びた温度信号伝達用のケー
ブル７ａ、８ａは第２図に示す予圧制御装置１１に接続
されており、予圧制御装置１１から伸びる電圧印加用の
ケーブル１９　ａ、　１９　ｂが前記端子９ａ。

９ｂに接続している。

予圧制御装置１１は、ケーブル７ｇ、８ａからの検出温
度の比較をもとにして間座４へ印加する電圧を制御して
軸受２ｇ、２ｂの予圧を調整可能としている。

以上より、回転軸１に高負荷の加わることのある低速回
転時には、軸受２ａの発熱量が小さく、温度検出器７，
８から検出される基準温度と軸受温度との差が微小であ
ることに基づき、予圧制御装置が間座４に高電圧を印加
する。従って、間座４がその軸方向に伸びて高い予圧の
確保を可能としている。

また、高速回転時には、軸受２ａの発熱量が大きくなる
ため、温度検出器７，８から検出されろ温度の差が大き
くなることに基づき、間座４に低電圧を印加するか、あ
るいは電圧を印加しないこととする。従って、間座４の
軸方向の伸びが少なくなって、予圧の値を下げることを
可能としている。

思上の動作を第２図に示すブロック図に基づき説明する
。

回転軸１に加わる負荷及び回転軸１の回転数により軸受
温度Ｔが変動する。このため、軸受温度Ｔ、と基準温度
Ｔ２とを加え合わせた結果に基づき圧電素子電圧Ｖ＝ｆ
、　（Ｔ、−Ｔ、）を設定する。従って、圧電素子電圧
Ｖに基づき間座４である圧電素子材料の圧電素子寸法Ｌ
＝ｆ２（Ｖ）が決定されると共に、軸受２ｍ。

２ｂの軸受予圧Ｐ＝ｆ、（Ｌ）が決定される。

この結果、得られた軸受予圧Ｐにより軸受温度Ｔ、を適
正なものとする制御が可能となる。

本実施例では外輪２１ａ、２１ｂ側の間座４を圧電素子
材料としたが、この代りに内部２２　ａ、　２２　ｂ側
の間座３を圧電素子材料としてもよく、また、間座３，
４を共に圧電素子材料として、間座３，４に加える電圧
を予圧制御装置１１で適宜調整することによっても本実
施例と同様の効果を得ることができろ。

本実施例では、組合せ軸受をアンギュラ玉軸受としたが
アンギュラころ軸受などの他の周知なスラスト方向の力
を受ける軸受としてもよい。圧電素子材料も本実施例の
チタン酸バリウムに特定されるものではない。

また、本実施例では温度検出器７を軸受２ａの近傍に設
置したが、この代りに軸受２ｂの近傍に設置することと
してもよい。本実施例の温度検出器８は軸受部１０の外
部に設置されているが、この代りに基準温度を予圧制御
装置１１の内部に記憶させることとしてもよい。

〈発明の効果〉 本発明の回転軸の軸受構造によれば、回転軸が低速回転
の際は、軸受温度と基準温度との差が小さいため、圧電
素子材料である間座に印加する電圧を高くして、間座の
寸法を大きくする。この結果、低速回転時における軸受
の剛性を高くすることができろ。

高速回転の際は、軸受温度と基準温度との差が大きいた
め、間座に印加する電圧を低くするか、あるいは、電圧
を印加しないこととして、高電圧印加時における間座の
寸法より高速回転の際の間座の寸法を小さくする。この
結果、高速回転時における軸受の予圧が減少し、軸受か
らの発熱が低減される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による回転軸の軸受構造の一実施例に係
る断面図、第２図は本発明による回転軸の軸受構造の一
実施例に係る予圧制御のブロック図、第３図は従来技術
による回転軸の一軸受構造の断面図である。 図　　中、 １は回転軸、２ａ、２ｂはアンギュラ玉軸受、３，４は
間座、５は止めナツト、６は支持部材、７，８は温度検
出器、１０は軸受部、１１は予圧制御装置である。 特　　許　　出　　願　　人 三菱重工業株式会社 代　　　　　理　　　　　人

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転軸を支持する組合せ軸受の軸受間に配置され且つ圧
   電素子材料で形成された間座と、この軸受の近傍に設け
   られてこの軸受の温度を検出する温度検出器と、この温
   度検出器により検出された軸受温度に基づき前記間座へ
   印加する電圧を調整して前記間座の軸方向寸法を変化さ
   せる予圧制御装置とを具備することを特徴とする回転軸
   の軸受構造。