JPH03244825A

JPH03244825A - 軸受装置

Info

Publication number: JPH03244825A
Application number: JP3727690A
Authority: JP
Inventors: Hiromasa Fukuyama; 寛正福山; Kazuo Akagami; 和夫赤上; Takeshi Takizawa; 滝沢　岳史; Satoru Aihara; 相原　了
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1990-02-20
Filing date: 1990-02-20
Publication date: 1991-10-31

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）この発明に係る軸受装置は、各種工作機械等に於いて、
動的手釣り合いの大きな回転軸や高速回転する回転軸を
、この回転軸の振動を抑えつつ、回転自在に支持したり
、或は鉄鋼の圧延ローラの様な、大きな衝撃荷重を受け
る部材を回転自在に支持する為に利用する。

（従来の技術）例えば動的手釣り合いの大きな回転軸や高速回転する回
転軸の場合、回転に伴なって振動する場合が多いが、こ
の振動を抑える手段を講じないと、共振等によってこの
振動が次第に成長し、著しい場合には、回転軸を設けた
工作機械等の運転を行なえなくなってしまう。

この為従来から、例えば実開昭６２−７７３２２号公報
、特開昭６３−１３５６１２号公報等に見られる様に、
機械的手段により、或は粘性流体手段により、回転軸の
振動を減衰する装置が知られている。

この内、実開昭６２−７７３２２号公報に開示された、
機械的手段による防振型の軸受装置は、第６〜７図に示
す様に構成されている。

この第６〜７図に於いて、１は回転軸で、軸受ホルダ２
の内側に、転がり軸受３を介して、回転自在に支持され
ている。そして上記軸受ホルダ２は軸受ケーシング４の
内側に、ダンパ部材５を介して支持されている。

弾性材により造られたダンパ部材５は、短円筒状の主部
６の外周面と内周面とに、それぞれ複数個ずつの外側凸
部７．７と内側凸部８．８とを、互い違いに形成して成
るもので、各外側凸部７．７を上記軸受ケーシング４の
内周面に、各内側凸部８．８を上記軸受ホルダ２の外周
面に、それぞれ弾性的に押圧している。

この結果、この第６〜７図に示した防振型の軸受装置の
場合、回転軸１が振動した場合にも、上記ダンパ部材５
の主部６が弾性変形する事で上記振動を吸収し、この振
動が成長する事を防止する。

又、特開昭６３−１３５６１２号公報に開示された、粘
性流体手段による防振型の軸受装置は、第８図に示す様
に構成されている。

この第８図に於いて、９．９は回転軸１を挟んで設けら
れた１対の粘性流体ダンパで、各粘性流体ダンパ９．９
には、それぞれが圧縮ばね１０．１０により、回転軸１
の外周面に向かう弾力を付与された、ピストン１１．１
１が内蔵されている。各ピストン１１．１１にそれぞれ
の基端を結合したロッド１２．１２の先端部には、摺接
片１３．１３を設け、各摺接片１３．１３を、上記圧縮
ばね１０．１０の弾力により、上記回転軸１の外周面に
押圧している。又、１対の粘性流体ダンパ９．９同士を
連結した管１４．１４の途中には、サーモモジュール１
５．１５等を設けて、管１４．１４内を流れる粘性流体
の温度を調節自在としている。

上述の様に構成される為、回転軸１が振動した場合でも
、この振動は、１対の粘性流体ダンパ９．９に組み込ま
れたピストン１１．１１が粘性流体中で変位しようとす
る事で吸収され、回転軸１の振動が成長する事が防止さ
れる。

１対の粘性流体ダンパ９．９による振動減衰性能を調節
する場合には、上記サーモモジュール１５．１５により
粘性流体の温度を昇降させる事で、この粘性流体の粘度
を変化させる。

（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作用する、従来の防振型
の軸受装置の場合、次に述べる様な不都合を生じる。

即ち、回転軸１の振動の大きさ、周波数等は、この回転
軸１を組み込んだ工作機械等の運転状況によって種々異
なる為、回転軸１の振動を減衰する性能も調節自在であ
る事が好ましい。

ところが、第６〜７図に示す様な機械式のものの場合、
後から振動減衰性能を調節する事は全く出来ないだけで
なく、軸受剛性（＝負荷容量／変位）自体も、十分に大
きくする事が出来ず、圧延ローラの如き、大きな面繋荷
重を受ける部分には使用出来なかった。

又、第８図に示した粘性流体式のものの場合、後から振
動減衰性能を調節する事は可能ではあるが、サーモモジ
ュール１５．１５により粘性流体の温度を変えるのに時
間を要する為、回転軸１の振動状況が急に変化した場合
に於ける応答性が、必ずしも十分とは言えない。

本発明の軸受装置は、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）本発明の軸受装置は、内側に回転軸を挿通する軸受と、
この軸受を内側に支持した磁性材製の軸受ホルダと、こ
の軸受ホルダを内包した内側ハウジングと、上記軸受ホ
ルダの外壁面に対向する電磁極面を有し、上記内側ハウ
ジングに取り付けられた電磁石と、上記軸受ホルダの動
きを検出するセンサと、このセンサの出力に応じて上記
電磁石への通電を制御する制御器と、上記内側ハウジン
グを支持する外側ハウジングとを具え、この外側ハウジ
ングの支持面とこの支持面に対向する内側ハウジングの
被支持面との間に粘性流体を介在させる事で構成されて
いる。

（イ乍　　用）上述の様に構成される本発明の軸受装置により、回転軸
の振動を減衰し、この振動が成長しない様にする際の作
用は、次の通りである。

軸受ホルダに支持された軸受の内側に挿通された回転軸
が振動した場合、センサがこの振動を検出して、この検
出信号を制御器に送る。

そして制御器が、上記検出信号に基づき電磁石に通電し
て、上記軸受ホルダを、回転軸が振動する方向とは逆の
方向に引っ張る。

この結果、振動に伴なう回転軸の運動エネルギと、電６
１石の吸引力に基づく運動エネルギとが互いに打ち消し
合い、上記回転軸の振動を減衰して、この振動か成長す
る事を防止する。

（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１〜３図は本発明の実施例を示しており、第１図は第
２図のＡ−Ａ断面に相当する図、第２図は第１図のＢ−
Ｂ断面図、第３図は外側ハウジングを省略して示す、第
２図のＣ矢視図である。

３．３は、それぞれの内側に回転軸１（第６〜７図参照
。第１〜２図には省略。）を挿通ずる転がり軸受で、内
輪１６の外周面に形成した内輪軌道と外輪１７の内周面
に形成した外輪軌道との間に、それぞれ複数個ずつの転
動体１８．１８を設ける事で構成されており、上記回転
軸１は、この内輪１６．１６の内側に挿通されている。

上述の様な１対の転がり軸受３．３は、それぞれの外輪
１７．１７を軸受ホルダ１９に内嵌し、止めナツト２０
により抜は止めを図る事で、この軸受ホルダ１９の内側
に支持されている。

鋼等の磁性材により筒状に造られた軸受ホルダ１９は、
内周面を円筒形とし、外周面を、第一第二、第三、第四
の平面２１ａ、２１ｂ、２１Ｃ１２１ｄを連続させた四
角筒状としたものである。

一方、上記軸受ホルダ１９の周囲には、この軸受ホルダ
１９を囲む様にして、四角枠状の内側ハウジング２５が
設けられている。そしてこの内側ハウジング２５の内周
面には、それぞれ第一〜第四の電磁石２２　ａ、　　２
２　ｂ、　　２２　ｃ、　　２２　ｄが、それぞれの電
磁石２２ａ〜２２ｄの内端の電磁極面を、上記第一〜第
四の平面２１ａ〜２１ｄに対向させた状態で設けられて
いる。

更に、第一のセンサ（図示せず）を、上記軸受ホルダ１
９の外周面の内の第一の平面２１ａに取り付け、第二の
センサ２３を、上記第一の平面２１ａと隣り合う第二の
平面２１ｂに取り付けている。

一方、前記第一〜第四の電磁石２２ａ〜２２ｄの電磁極
面と、前記軸受ホルダ１９の外周面を構成する、第一〜
第四の平面２１ａ〜２１ｄとの間には、アルミニウム、
合成樹脂等の非磁性材により造られた間座２４を挟持し
ている。

又、本発明の軸受装置の場合、前記第一、第二のセンサ
２３の検出信号を、図示しない制御器に人力し、この制
御器が、上記検出信号に基づいて、前記第一〜第四の電
磁石２２ａ〜２２ｄに、上記検出信号の大きさに対応し
た電圧で、通電する様にしている。

更に、前記内側ハウジング２５の下端部に位置する底パ
ッド２６を、外側ハウジング２７の上面に形成した凹部
２８の内側に挿入している。

上記底パッド２６の下面で、上記凹部２８の底面と対向
する部分には、第３図に示す様な凹溝２９を形成し、同
じく凹部２８の内周面と対向する底バット２６の軸方向
両側面及び凹部２８の内周面に対向する底パッド２６の
軸と直角方向の両側面にも凹溝を、それぞれ形成してい
る。そして、底パッド２６に形成した礼状の油溜３０か
ら各凹溝２９を通じて粘性流体である潤滑油を、底パッ
ド２６の下面と凹部２Ｂの底面との間に存在する隙間、
−及び底パッド２６の外周面と凹部２８の内周面との間
に存在する隙間に供給して、底パッド２６と凹部２８と
の間に潤滑油の膜を形成している。

上述の様に構成される本発明の軸受装置により、軸受ホ
ルダ１９の内側に１対の転がり軸受３．３を介して回転
自在に支持された回転軸１の振動を減衰し、この振動が
成長しない様にする際の作用は、次の通りである。

回転軸１が振動した場合、この振動は、１対の転がり軸
受３．３を構成する内輪１６．１６、転動体１８．１８
、外輪１７．１７を介して軸受ホルダ１９に伝わり、こ
の軸受ホルダ１９が、回転軸１と同じ方向に加速度を生
じて振動する。

この様な軸受ホルダ１９の振動は、第一のセンサと第二
のセンサ２３との一方又は双方により、その加速度（方
向と大きさ）を検出され、この検出値を表わす検出信号
が制御器に送られる。

そして制御器が、上記検出信号に基づき、第一第四の電
磁石２２ａ〜２２ｄに通電して、前記回転軸１を挿通し
た軸受ホルダ１９を、振動に基づき回転軸１が変位しよ
うとする方向とは逆の方向に引っ張る。

例えば、振動に基づき回転軸１が、第１図の右方に移動
しようとする瞬間には、第一のセンサからの信号に基づ
いて制御器が、同図の左側に設けられた第三の電磁石２
２ｃへの通電量を多くし、同図の右側に設けた第一の電
磁石２２ａへの通電量を少なく（通電停止も含む）して
、転がり軸受３．３を介して上記回転軸１を支持した軸
受ホルダ１９を、同図の左方に引っ張る傾向とする。こ
の際、第一、第三の電磁石２２ａ、２２ｃへの通電量は
、上記第一のセンサが検出する、軸受ホルダ１９の振動
加速度に基づいて調節する。

回転軸１が第１図の左方に移動しようとする瞬間には制
御器が、上記第三の電磁石２２ｃへの通電量を少なくし
、反対側にある第一の電磁石２２ａへの通電量を多くし
て、上記軸受ホルダ１９を同図の右方に引っ張る傾向と
する。

この結果、振動に伴なう回転軸１の運動エネルギと、第
三の電磁石２２Ｃ，第一の１！磁石２２ａの吸引力に基
づく運動エネルギとが互いに打ち消し合い、上記回転軸
１の振動を減衰して、この振動が成長する事を防止する
。

回転軸１が第１図の上下方向に振動した場合には、第二
、第四の電磁石２２ｂ、２２ｄに適宜通電する事で、こ
の振動を減衰し、更に回転軸１が斜め方向に振動した場
合には、第一〜第四の電磁石２２ａ〜２２ｄに適宜通電
する事で、この振動を減衰する。

この様に、第一〜第四の電磁石２２ａ〜２２ｄにより振
動を減衰する作用は、電気的に行なわれる為、回転軸１
の振動状態が急に変化した場合でも、即座にこの変化に
対応する事が出来る。

図示の実施例の場合、第一〜第四の電磁石２２ａ〜２２
ｄの電磁極面と、軸受ホルダ１９の第一〜第四の平面２
１ａ〜２１ｄとの間に、非磁性材製の間座２４を介在さ
せている為、各電磁石２２ａ〜２２ｄと軸受ホルダ１９
とが一体に動く事がなく、各電磁石２２ａ〜２２ｄへの
通電制御による軸受ホルダ１９の振動減衰を、確実に行
なう事が出来る。

更に、本発明の軸受装置の場合、内側ハウジング２５を
、粘性流体である潤滑油を介して、外側ハウジング２７
に支持している為、各電磁石２２ａ〜２２ｄへの通電制
御による、電気的な制振では除去し切れない、振動の残
留成分も、上記潤滑油のスクイーズ効果によって減衰す
る事が出来、はぼ完全な振動減衰効果を得る事が出来る
。

尚、第一〜第四の平面２１ａ〜２１ｄと、第一〜第四の
電磁石２２ａ〜２２ｄの電磁極面との間に存在し、前記
間座２４が挟まれる隙間は、数１００μｍ程度の、極く
狭いものである為、各面の間に非磁性材製の層を介在さ
せる為には、上記隙間に非磁性材製の間座２４を設ける
代りに、第一〜第四の平面２１ａ〜２１ｄと、第一〜第
四の電磁石２２ａ〜２２ｄの電磁極面との一方又は双方
に、非磁性材製の皮膜を形成して、上記隙間を塞いでも
良い。

又、第一〜第四の平面２１ａ〜２１ｄと、第一第四の電
磁石２２ａ〜２２ｄの電磁極面との間に、間座２４或は
非磁性材製の皮膜に代えて、振劾減衰部材を挟持して、
回転軸１に生じた振動を吸収する事も出来る。

振動減衰部材としては、アルミニウム、鉛、ビニール等
、非磁性材製で内部損失の大きな材料により造られた箔
を複数枚、互いに積層すると共に、隣り合う箔同士の間
に、油等の粘性流体を介在させたものが、好ましく使用
される。例えば、各電磁石２２ａ〜２２ｄの電磁極面と
各平面２１ａ〜２２ｄとの間に存在する隙間寸法を２０
０μｍ程度とし、この間に、それぞれの厚さが５０μｍ
の箔に粘性油を塗布したものを３枚重ね合わせた振動減
衰部材は、良好な振動減衰性能を発揮する。尚、振動減
衰部材を構成する為の箔としては、金属、合成樹脂等゛
から成る多孔質の皮膜に、油等の粘性流体を含浸させた
ものでも良い。

尚、外側ハウジング２７に一方向の溝を設けると、内側
ハウジング２５を一方向の溝に挿入してから一方向に移
動して、外側ハウジング２７の適宜な位置に取付は出来
る。

又、外側ハウジング２７の上面を平面にすると、内側ハ
ウジング２５を外側ハウジング２７上の適宜な位置に取
付は出来る。

更に、凹１１！２９及び油溜３０は、底バッド２６では
なくて外側ハウジング２７に設けても良く、底パッド２
６と外側ハウジング２７との両方に設けても良い。

又、凹溝２９から油溜３０に通ずる粘性流体の上面、例
えば油面が、凹溝２９よりも上方に位置すると、粘性流
体は凹溝２９から底パッド２６と外側ハウジング２７と
の間に存在する隙間に、重力によって流入する。

更に、第一のセンサ及び第二のセンサ２３を内側ハウジ
ング２５に取付けても良い。

又、軸受ホルダ１９の外周面は、四角筒面の代りに、円
筒面としても良い。

次に、第４〜５図は本発明の第二実施例を示している。

本実施例の場合、内側ハウジング２５の内側に軸受ホル
ダ１９を、それぞれがＷ字形に形成された４個の板ばね
３１．３１により、若干の変位自在に支持している。

即ち、それぞれの両端部を内側ハウジング２５の内周面
に固定した板ばね３１．３１の中間部を、それぞれ軸受
ホルダ１９の角部に固定する事で、この軸受ホルダ１９
を内側ハウジング２５の内側に弾性的に支持している。

そしてこの状態に於いて、内側ハウジング２５に固定し
た電磁石２２ａ〜２２ｄの電磁極面と軸受ホルダ１つの
外周面に形成された第一〜第四の平面２１ａ〜２１ｄと
の間には、若干の隙間が形成されている。

又、凹溝及び油溜３０を、外側ハウジング２７に設けて
いる。

その他の構成及び作用に就いては、前述した第一実施例
と同様である為、同等部分には同一符号を付して、重複
する説明を省略する。

但し、本実施例の場合、前記第一実施例の場合に比へ、
内側ハウジング２５及び軸受ホルダ１９の軸方向に亙る
長さ寸法を大きくすると共に、電εコ石２２ａ〜２２ｄ
を２組、軸方向に間隔を開けて配置する事で、回転軸が
傾斜方向に振動した場合にも、この振動を効果的に減衰
出来る様にしている。

（発明の効果）本発明の軸受装置は、以上に述べた通り構成され作用す
るが、回転軸に発生した振動を電磁石により減衰する為
、異なる状態での振動を有効に防止出来るだけでなく、
振動状態が急激に変動した場合でも、迅速に対応する事
が出来、回転軸を設けた工作機械等の運転を、常に安定
した状態で行なう事が出来、更に電気的な制振では除去
し切れない、振動の残留成分も、上記潤滑油のスクイー
ズ効果によって減衰する事が出来、はぼ完全な振動減衰
効果を得る事が出来る為、軸受装置を組み込んだ工作機
械等の性能向上を図る事が出来る。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本発明の実施例を示しており、第１図は第
２図のＡ−Ａ断面に相当する図、第２図は第１図のＢ−
Ｂ断面図、第３図は外側ハウジングを省略して示す、第
２図のＣ矢視図、第４〜５図は本発明の第二実施例を示
す、第１〜２図同様の断面図、第６〜７図は従来の軸受
装置の第１例を示しており、第６図は縦断面図、第７図
は第６図の半部縦断面図、第８図は従来装置の第２例を
示す断面図である。１：回転軸、２：軸受ホルダ、３：転がり軸受、４：軸
受ケーシング、５：ダンパ部材、６゜ばね。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）内側に回転軸を挿通する軸受と、この軸受を内側
に支持した磁性材製の軸受ホルダと、この軸受ホルダを
内包した内側ハウジングと、上記軸受ホルダの外壁面に
対向する電磁極面を有し、上記内側ハウジングに取り付
けられた電磁石と、上記軸受ホルダの動きを検出するセ
ンサと、このセンサの出力に応じて上記電磁石への通電
を制御する制御器と、上記内側ハウジングを支持する外
側ハウジングとを具え、この外側ハウジングの支持面と
この支持面に対向する内側ハウジングの被支持面との間
に粘性流体を介在させた軸受装置。
（２）軸受ホルダの外周面と電磁極面との間に、非磁性
材製の間座が設けられている、請求項１に記載の軸受装
置。
（３）軸受ホルダの外周面に、非磁性材製の皮膜が形成
されている、請求項１に記載の軸受装置。
（４）電磁石の電磁極面に、非磁性材製の皮膜が形成さ
れている、請求項１に記載の軸受装置。
（５）軸受ホルダの外周面と電磁極面との間に、振動減
衰部材が設けられている、請求項１に記載の軸受装置。