JPH04223805A

JPH04223805A - 主軸装置

Info

Publication number: JPH04223805A
Application number: JP41421090A
Authority: JP
Inventors: Fuminori Uno; 宇野文典
Original assignee: Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 1990-12-25
Filing date: 1990-12-25
Publication date: 1992-08-13

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は工作機械等に装備され
る主軸装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の工作機械においては、主軸が前後
の転がり軸受を介して主軸台のスリーブに支持されてい
る。この場合、転がり軸受の限界回転数は玉、リテーナ
、内輪、外輪などの構成部品相互の滑り摩擦などによる
発熱や焼付きに基づいて経験的に知られている。軸受の
限界回転数の目安となるのがＤｎ値と呼ばれ、軸径×回
転数で求められ、オイルエア潤滑の場合のＤｎ値は、従
来の主軸の例では１３５万とされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の主軸
装置によると、軸受に主軸と同じ回転数の負荷が作用す
るため、例えば、軸径４５ｍｍの主軸を３万ｒｐｍで回
転するとＤｎ値が１３５万に達するため、オイルエア潤
滑では主軸をそれ以上高速で回転することが困難であっ
た。

【０００４】そこで、この発明の課題は、主軸の回転に
伴う負荷を分散して軸受の耐久性を向上でき、もって、
主軸を高速で回転できる主軸装置を提供することにある
。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、この発明の主軸装置は、スリーブに挿通した筒状
の第２主軸と、その第２主軸に挿通した第２主軸と、第
２主軸をスリーブに対し回転可能に支持する第２軸受と
、第１主軸を第２主軸に対し回転可能に支持する第１軸
受と、第１主軸を駆動する第１駆動手段と、第２主軸を
駆動する第２駆動手段とから構成される。

【０００６】

【作用】この発明の主軸装置によれば、第１主軸の回転
に伴う負荷の一部が第２軸受に分散される。このため、
第１軸受における滑り摩擦等による発熱が抑制されて耐
久性が向上し、その結果、第１主軸をより高速で回転で
きるようになる。

【０００７】

【実施例】まず、この発明を具体化した第１実施例を図
１及び図２に基づいて説明する。図１は第１実施例によ
る主軸装置を示す断面図、図２は図１の左端部を拡大し
て示す断面図である。

【０００８】工作機械の主軸台１にはスリーブ２を備え
たハウジングが設置され、前記スリーブ２の中心部には
第１主軸３が貫挿されている。スリーブ２の一端部には
第１ビルトインモータ４が組込まれ、そのステータ５は
スリーブ２に、ロータ６は第１主軸３にそれぞれ固定さ
れている。そして、この第１ビルトインモータ４により
第１主軸３を駆動する第１駆動手段が構成されている。

【０００９】前記第１主軸３の外側には、前記スリーブ
との間に円筒状の第２主軸７が挿通されている。この第
２主軸７のほぼ中間部には第２ビルトインモータ８が組
込まれ、そのステータ９はスリーブ２に、ロータ１０は
第２主軸７にそれぞれ固定されている。そして、この第
２ビルトインモータ８により第２主軸７を駆動する第２
駆動手段が構成されている。

【００１０】前記第２主軸７の前端部（図１の左端部）
とスリーブ２との間には一対の第２前軸受１１が介装さ
れている。第２主軸７の後端部（図１の右端部）とスリ
ーブ２との間には一対の第２後軸受１２が介装されてい
る。各軸受１１，１２は第２主軸７に固定した内輪１３
と、スリーブ２に固定した外輪１４と、双方間で転動す
る玉１５とを具備し、第２主軸７をスリーブ２に対し回
転可能に支持する第２軸受を構成している。

【００１１】前記第１主軸３の前端部と第２主軸７との
間には一対の第１前軸受１６が、また、第１主軸３の後
端部と第２主軸７との間には一対の第１後軸受１７がそ
れぞれ介装されている。各軸受１６，１７は第１主軸３
に固定した内輪１８と、第２主軸７に固定した外輪１９
と、双方間で転動する玉２０とを具備し、第１主軸３を
第２主軸７に対し回転可能に支持する第１軸受を構成し
ている。

【００１２】次に、上記のように構成された主軸装置の
作用について説明する。この第１実施例の主軸装置にお
いては、第１主軸３が第１ビルトインモータ４により、
第２主軸７は第２ビルトインモータ８によりそれぞれ同
一方向へ回転される。ここで、例えば、第１主軸３を３
万ｒｐｍで回転し、第２主軸７を１万ｒｐｍで回転する
と、第１前軸受１６及び第１後軸受１７の外輪１９が第
２主軸７と一体に１万ｒｐｍで回転するため、外輪１９
及び内輪１８間の相対的な回転数は、３万−１万＝２万
ｒｐｍとなり、各第１軸受１６，１７にはこの回転数に
相当する負荷しか作用しない。したがって、第１主軸３
の高速回転に伴う負荷の一部が各第２軸受１１，１２に
分散され、第１軸受１６，１７における滑り摩擦等によ
る発熱が抑制され、それらの耐久性が向上し、その結果
、第１主軸３をより高速で回転できるようになる。

【００１３】ここで、本実施例の各軸受１１，１２，１
６，１７に作用する負荷を玉１５，２０の回転数でもっ
て従来のものと比較する。玉１５，２０の回転数は数１
に示した数式により求められる。

【００１４】

【数１】

【００１５】上記数１において、Ｚは玉の回転数（ｒｐ
ｍ）、Ｐは軸受のピッチ円径（ｍｍ）、ｄは玉の直径（
ｍｍ）、θは玉の接触角度、Ｘは軸受の内輪の回転数（
ｒｐｍ）、Ｙは軸受の外輪の回転数（ｒｐｍ）である。

【００１６】本発明実施例及び従来例の主軸装置におけ
る上記数値の具体例を下記の表１に示した。なお、本発
明実施例の軸径Ｄ、ピッチ円径Ｐ、玉の直径ｄ、接触角
度θについては図２を参照されたい。図２において、例
えば、Ｄ１は第１主軸３の軸径、Ｄ２は第２主軸７の軸
径を示す。

【００１７】表１の具体的数値を数１の数式に適用して
従来の軸受の玉の回転数Ｚ０を算出すると、数２の数式
により、Ｚ０＝１４１，４６６ｒｐｍとなる。

【００１８】

【数２】

【００１９】本発明実施例の第１軸受１６，１７の玉２
０の回転数Ｚ１は、数３の数式により、Ｚ１＝９４，３
１０ｒｐｍである。

【００２０】

【数３】

【００２１】本発明実施例の第２軸受１１，１２の玉１
５の回転数Ｚ２は、数４の数式により、Ｚ２＝４９，５
５８ｒｐｍである。

【００２２】

【数４】

【００２３】また、Ｄｎ値を　　Ｄｎ＝軸径×回転数　
　の数式で算出すると、従来の軸受のＤｎ値は、

【００
２４】Ｄｎ０＝４５×３０，０００＝１，３５０，００
０　　となる。

【００２５】これに対し、本発明実施例の第１軸受１６
，１７の実質的なＤｎ値は、

【００２６】Ｄｎ１＝４５×（３０，０００−１０，０
００）＝９００，０００である。

【００２７】第２軸受１１，１２のＤｎ値は、

【００２
８】Ｄｎ２＝９５×１０，０００＝９５０，０００　　
である。

【００２９】本発明実施例並びに従来例の軸受における
玉の回転数Ｚ及びＤｎ値の算出結果を次の表１に対比し
て示した。

【００３０】

【表１】

【００３１】上記表１から明らかなように、本発明実施
例の主軸装置によれば、第１主軸３が従来と同じ３０，
０００ｒｐｍで回転しているにもかかわらず、第１軸受
１６，１７における玉２０の回転数は従来と比較して約
２／３に低下する。このことは、第１主軸３の回転に伴
う負荷の一部が第２軸受１１，１２に分散された結果に
よるもので、それにより、第１軸受１６，１７の耐久性
が従来の軸受よりも大幅に向上する。また、Ｄｎ値をみ
ると、従来の軸受は３万ｒｐｍで１３５万のほぼ限界値
に達しているが、本発明実施例の第１軸受１６，１７は
同じ回転数で９０万とまだ余裕があり、第１主軸３をよ
り高速で回転できることがわかる。

【００３２】次に、この発明の第２実施例を図３及び図
４に従って説明する。図３は第２実施例による主軸装置
の駆動機構を示す概略正面図、図４は主軸装置の断面図
である。なお、第１実施例と同一または相当する構成部
分には各図に同一の符号が付されている。

【００３３】この第２実施例においても、第１実施例と
同様、スリーブ２の内部に第１主軸３が挿通され、その
第１主軸３の外側には円筒状の第２主軸７が挿通されて
いる。第２主軸７は第２前軸受１１及び第２後軸受１２
によりスリーブ２に対し回転可能に支持されるとともに
、第１主軸３は第１前軸受１６及び第１後軸受１７によ
り第２主軸７に対して回転可能に支持されている。

【００３４】前記第１主軸３の後端（図４の左端）には
第１従動プーリ２２が設けられ、第１駆動ベルト２３を
介してモータ２４の駆動プーリ２５に連結されていて、
これらによって第１主軸３を駆動する第１駆動手段が構
成されている。また、第２主軸７の後端には第２従動プ
ーリ２６が設けられ、第２駆動ベルト２７を介して前記
モータ２４の駆動プーリ２５に連結されていて、これら
によって第２主軸７を駆動する第２駆動手段が構成され
ている。

【００３５】したがって、上記のように構成された第２
実施例の主軸装置は、駆動手段の構成が前記第１実施例
と異なるのみで、その作用及び効果は第１実施例と同様
であり、第１主軸３の高速回転に伴う負荷の一部を各第
２軸受１１，１２に分散し、これにより、第１軸受１６
，１７における滑り摩擦等による発熱を抑制して、それ
らの耐久性を向上でき、もって、第１主軸３をより高速
で回転することができる。

【００３６】なお、この発明の用途は工作機械のみに限
定されるものではなく、高速回転する主軸を備えた各種
回転機械に適用して実施することも可能である。

【００３７】

【発明の効果】以上に詳述したように、この発明によれ
ば、第１主軸の回転に伴う負荷の一部が第２軸受に分散
されるので、第１軸受における滑り摩擦等による発熱を
抑制して、それらの耐久性を向上でき、もって、第１主
軸をより高速で回転できるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による主軸装置を示す断面
図である。

【図２】図１の左端部を拡大して示す断面図である。

【図３】本発明の第２実施例による主軸装置の駆動機構
を示す概略正面図である。

【図４】第２実施例による主軸装置を示す断面図である
。

【符号の説明】

１・・主軸台、２・・スリーブ、３・・第１主軸、４・
・第１ビルトインモータ、７・・第２主軸、８・・第２
ビルトインモータ、１１・・第２前軸受、１２・・第２
後軸受、１３・・内輪、１４・・外輪、１５・・玉、１
６・・第１前軸受、１７・・第１後軸受、１８・・内輪
、１９・・外輪、２０・・玉、２２・・第１従動プーリ
、２３・・第１駆動ベルト、２４・・モータ、２５・・
駆動プーリ、２６・・第２従動プーリ、２７・・第２駆
動ベルト。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　スリーブに挿通した筒状の第２主軸と
、その第２主軸に挿通した第１主軸と、前記第２主軸を
スリーブに対し回転可能に支持する第２軸受と、前記第
１主軸を第２主軸に対し回転可能に支持する第１軸受と
、前記第１主軸を駆動する第１駆動手段と、前記第２主
軸を駆動する第２駆動手段とを具備することを特徴とす
る主軸装置。