JPH0442570Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は工作機械等におけるセラミツク製主軸
の軸受構造に関するものである。

（従来の技術） 従来の旋盤をはじめとする工作機械には加工精
度を高めるため収容部を石材またはコンクリート
で構成したものもあるが、それらは主要部品自体
を高精度に仕上げることが難しく、また欠けや割
れなどが発生し易いなど強度が小さいという難点
があつた。そのため、鉄鋼材料を主体とした金属
材を使用しているのが一般的である。

かかる金属材で構成した工作機械では、金属の
有する比較的大きな熱膨張係数（鉄鋼材で11〜13
×10^-6／℃程度）の影響を受け易く、その結果、
サブミクロン単位（1μm以下）の超精密加工が要
求されるような場合、工作機械装置全体を温度、
湿度等が厳しく制御された環境下で稼働させる
か、あるいは稼働前に充分な暖機運転をするとと
もに工作機械を安定した条件にて運転稼働させる
ための特別な構造、装置を付加する必要がある
等、高価な工作機械を、極めて限られた運転条件
下でおいてのみしか使用することができないとい
う不都合があり、かつ安定した高品質、高精度の
被加工物を得ることが困難であつた。

一方、これに対して、近年の科学技術の発展、
とりわけエレクトロニクス関連技術の発展に伴
い、各種光学機器、精密測定機械、電化製品、光
通信機器および各種機械装置等は小型化とともに
極度に高精度化が図れつつあり、特に精度、品
質、耐久性などの大幅な向上をめざした製品の製
作過程において使用される各種部品の精度向上に
対する要求は年々高まり、サブミクロン単位の加
工精度を要求される例が数多くみられるようにな
つてきた。

このような超高精度をもつた旋盤の主軸には、
金属製主軸に代わつて熱膨張係数が小さく、軽量
なセラミツク材で形成した主軸を用いた旋盤が開
発され、サブミクロン単位の超高精密級の加工に
効果を発揮している。

例えば、第２図にて工作機械等の主軸の軸受構
造の要部縦断面図を示すように、セラミツクより
成る主軸１は軸受ケーシング２および２ａに配置
された前部軸受３と後部軸受４によつて回転自在
に軸承され、かつ合金鋼等から成る後部軸受押し
８に螺入され後部軸受４に当接するネジ７ａと後
部軸受４の外周部の凹部に嵌着された低熱膨張係
数を有する合金部材より成る嵌合体６にネジ穴を
設け、該ねじ穴部に螺入されたネジ７でもつて後
部軸受４の位置が設定されていた。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、上記の如く主軸１を軸承する軸
受構造のものにあつては、主軸１の回転中に前部
軸受３及び後部軸受４の摩擦損失により発生する
摩擦熱は不可避なものであり、摩擦熱が各構成部
品に伝導し、各構成部品がセラミツク材、金属な
ど異なつた材質で成る後部軸受側と軸受ケーシン
グ側で熱膨張差が大きいことから、後部軸受押し
８に螺入されたネジ７ａと後部軸受４との間にガ
タが発生する。一方、嵌合体６に螺入されたネジ
７は軸受ケーシング２の当接面を基点として後部
軸受４に後方（図右方向）に押し出そうとする。
上述の如く、ネジ７および７ａの作用点が主軸に
対し直交する位置から互いに大きく離れているた
め、軸芯を狂わせたり、軸受クリアランスを変化
させるなどこれらが工作精度を大幅に低下させる
要因を成していた。

（問題点を解決するための手段） 本考案はセラミツク製の後部軸受の端部周縁に
段付部を形成し、該段付部に当接及び螺入したネ
ジの作用点を主軸に直交する位置から互いに近接
した位置に配せられたことから、各構成部材が異
なつた材質で成る後部軸受側と軸受ケーシング側
の熱膨張差により発生する応力を極力小さくし、
軸方向のガタの発生や軸受クリアランスの変化を
防止し、もつて工作精度の低下をもたらせないよ
うにしたものである。

（実施例） 以下、本考案実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図は工作機械等の主軸の軸受構造を示す要
部縦断面図であり、１はアルミナ、窒化珪素、サ
イアロン、炭化珪素等のセラミツク材からなる主
軸で、該主軸１は軸受ケーシング２および２ａ内
に配設された前部軸受３および後部軸受４によつ
て軸承され、図示しない動力伝達機構により後端
部より回転駆動されるようになつている。

しかして、主軸１は後部軸受４によつて一端側
が軸承されるが、この場合、後部軸受４の端部周
縁に形成された段付部５の外周部に設けられた凹
部にはネジ穴を形成した低熱膨張係数を有する、
例えば42Alloy等の合金より成る嵌合体６が接着
等の固定手段で着装されて前記ネジ穴にネジ７が
螺入されている。

また、後部軸受４を所定位置に保持するため、
軸受ケーシング２には、軸受ケーシング２ａが焼
嵌め、接着、螺着等の固定手段により接合されて
おり、上記軸受ケーシング２ａには不銹鋼等の合
金鋼より成る後部軸受押し８および端部カバー９
がボルトＢで螺着一体化されている。更に後部軸
受押し８にはネジ穴が形成され、ネジ７ａが螺入
されており、ネジ７および７ａでもつて後部軸受
４の位置を微調整している。

なお、高度の工作精度を維持するため、上記主
軸１及び前部軸受３、後部軸受４だけでなく、軸
受ケーシング２等もセラミツク材で構成すること
が望ましい。

上述の如く、後部軸受４の位置を微調整するに
係る各部材を軸受ケーシング側では軸受ケーシン
グ２ａ、後部軸受押し８およびネジ７ａより構成
し、後部軸受側では段付部５、嵌合体６およびネ
ジ７により構成することにより、軸受ケーシング
側と後部軸受側の熱膨張をほぼ同一となすことに
より、発生する応力を極力小さくすることができ
る。

（考案の効果） 以上、述べたように本考案は、主軸の一端側を
軸承する後部軸受の端部周縁に段付部を形成し、
該段付部に当接および螺入したネジの作用点を主
軸に対し、直交した位置から互いに近接した位置
に配せられ、後部軸受の位置を設定することか
ら、運転中、摩擦熱、室温等の温度変化により各
構成部品が異なつた熱膨張をした場合であつて
も、後部軸受側と軸受ケーシング側の熱膨張を同
一となすことが可能となり、発生する応力を極力
小さくできることから軸芯を狂わせたり、軸方向
のガタが変化することもなく、その結果、熱膨張
に起因する工作精度の低下を回避することが可能
となり、高度の精密加工仕上げを行うに充分な高
精度の回転をもたらすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本案実施例に係る工作機械等の主軸の
軸受構造を示す要部縦断面図、第２図は在来の主
軸の軸受構造を示す要部縦断面図である。 １……主軸、２，２ａ……軸受ケーシング、３
……前部軸受、４……後部軸受、５……段付部、
６……嵌合体、７，７ａ……ネジ、８……後部軸
受押し、９……端部カバー。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 回転駆動する主軸、および該主軸を軸承する前
   部軸受と後部軸受をセラミツク材で構成するとと
   もに、該後部軸受の後方に配置した後部軸受押し
   に螺入し、後部軸受に当接するネジと、該後部軸
   受の端部周縁に形成した段付部に螺入し、軸受ケ
   ーシングに当接するネジとを備え、これらのネジ
   の先端が当接する双方の作用点が主軸の軸方向に
   近接した位置に配置し、これらのネジによつて後
   部軸受の位置設定を行うようにしたことを特徴と
   する軸受装置。