JPH0512491Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （考案の技術分野） 本考案は回転軸の支承構造に関し、特に、一対
または複数対のころがり軸受により背面合せで支
承する回転軸の支承構造に関する。

（従来技術） 高速加工装置の回転軸のように、回転軸の剛性
が高いことが必要とされる場合、スラスト荷重を
受けることができる２個のころがり軸受を使用
し、常にスラスト荷重が加わつているようにすれ
ば、軸受すきまが殺されてガタがなくなり、回転
軸の剛性を高めることができる。これは予圧する
と呼称される（「転がり軸受」105−106頁：幸書
房）。

予圧の方法には、定位置予圧と定圧予圧とがあ
る。定位置予圧法は、対向して配置される２個の
軸受に、軸受の弾性を利用してスラスト荷重を加
え、２個の軸受の軸線方向の相対的位置を強制的
に決めるものである。他方、定圧予圧法は、対向
して配置される２個の軸受に、コイルばねや皿ば
ねなどのような弾性の大きな部品を利用して、ス
ラスト荷重を加えるものである。

（考案が解決しようとする問題点） 定位置予圧法では、２個の軸受の相対位置が軸
回転中の熱膨張や摩耗などによつて変ると、予圧
量が変つてしまう。特に、高速回転する軸のよう
に、発熱量の割に熱拡散が少ない場合、熱が軸に
蓄積される結果、軸がハウジングに対し、静止時
に比べて相対的に長くなるので、予圧が減少し、
いわゆる予圧抜けの状態となる。この予圧抜けが
生ずると、軸を支持する剛性が低下し、軸受転動
面が損傷するおそれがある。

定圧予圧法では、２個の軸受の予圧量が、軸回
転中の熱膨張や摩耗などによつて変ることはな
い。反面、スラスト荷重、すなわち軸線方向の荷
重が外部から軸に加わつた場合、相対位置が変る
ことがある。

定圧予圧法では、第４図に示すように、スペー
サ１４が２個の軸受１０，１２の内輪１１ａ，１
３ａの間に配置され、軸受にスラスト荷重を加え
るばね１６は、その一端で一方の軸受１２の外輪
１３ｂに、その他端で、軸受を支持するハウジン
グ１８に形成された肩１９に係止される。軸２０
がＡ方向から荷重を受ける場合、軸支持の剛性は
高く、予圧抜けは発生しない。しかし、軸２０が
Ｂ方向から荷重を受ける場合、軸支持の剛性はば
ね１６の押付力によつて決まり、ばねの押付力以
上の荷重が働いたとき、左の軸受１０が予圧抜け
を起してしまう。

実開昭58−130121号公報に記載された「円錐こ
ろ軸受予圧装置」は、２個の円錐ころ軸受の外輪
間に作用するばねを設ける一方、外輪端面と対向
するハウジングのつば端面との間の間隙および軸
受内の間隙をなくした状態で内輪を駆動軸に固定
している。

この予圧装置によれば、軸の熱膨張が小さい間
であつて外輪端面とハウジングの端面との間の間
隙がない状態のとき、定位置予圧となり、熱膨張
によつて外輪端面がハウジング端面から離れる
と、ばねの作用で定圧予圧となり、予圧抜けは生
じない。しかし この予圧装置では、２個の円錐
ころ軸受に加える予圧量は、これら軸受を駆動軸
に取り付けるためのナツトの締付量によつて区区
となつてしまい、軸の支持剛性がばらつくことと
なる。

特開昭56−134620号公報に記載された「円すい
ころ軸受予圧装置」は、２個の軸受それぞれの内
輪を軸に不動に固定し、それぞれの外輪をハウジ
ングに軸線方向へ摺動可能に支持させ、摺動可能
な各外輪とハウジングの肩との間に弾性体を配置
している。

この予圧装置によれば、軸膨張後のばねによる
定圧予圧の効果は期待でき、予圧抜けを抑えるこ
とができる。反面、ばねと外輪との間にあつてば
ねの一端を係止するばね受けとハウジングの肩と
の間に間隙があるので、この間隙の範囲で軸が動
いてしまい、軸支持剛性は少ない。

本考案の目的は、支持剛性が高く、かつ予圧抜
けを生じない回転軸の支承構造を提供することに
ある。

（問題点を解決するための手段） 本考案は回転軸を、その軸線方向へ間隔をおい
てハウジングに装着されかつ互いに反対方向のス
ラスト荷重の負荷が可能に位置決めされた２個の
ころがり軸受により背面合せで支持する一方、各
ころがり軸受の外輪にばね力を付与し、２個のこ
ろがり軸受の内輪間にスペーサを配置して該スペ
ーサをナツトによつて締め付ける回転軸の支承構
造である。前記ハウジングは、前記２個のころが
り軸受の前記外輪の端面がそれぞれ当接する一対
の肩を有し、これら肩間の距離は、冷間時に、前
記２個のころがり軸受の前記内輪を介して前記ス
ペーサを締め付けたとき、前記各外輪の端面と各
肩とが密接し、かつ各肩から各外輪へ締付反力が
実質的に及ぼされない大きさに選定される。この
場合、２個のころがり軸受の予圧は実質的にばね
力によつてのみ得られる。

（作用） 回転軸の熱膨張が小さいとき、ころがり軸受は
ばねによつて適正な予圧量に保持される。

回転中の熱膨張によつて、回転軸がケーシング
に対して相対的に長くなり、各ころがり軸受の外
輪とケーシングの肩との間に間隙が生ずると、ば
ねが伸長して各ころがり軸受の外輪を押し続ける
ので、常に適正な予圧量が保持される。

外部より軸線方向の荷重が回転軸に働くと、一
方のころがり軸受の外輪がハウジングの肩に押し
付けられるが、このころがり軸受は実質的に変位
せず、定位置にある。この場合、このころがり軸
受が外力を受けて弾性変形する微小量だけ、回転
軸が微動し、これに他方のころがり軸受が追従す
るが、ばねが外輪を押し続けるので、適正な予圧
量が確保される。

実際の回転中には、熱膨張、摩耗、軸線方向の
外部荷重などが同時的に発生し、上述の現象が同
時的に混在された状態で発生するが、適正な予圧
量が常に確保される。

２個のころがり軸受の内輪間にスペーサが配置
され、ナツトの締付けによる軸受の予圧量はこの
スペーサによつて実質的にゼロの一定値に設定さ
れる。そして、冷間時にナツトによりスペーサを
締め付けたとき、各ころがり軸受の外輪がハウジ
ングの肩に密接するが、肩から外輪へ締付反力が
実質的に作用しないので、予圧量はばね力によつ
てのみ与えられることとなる。

（実施例） 第１図に示す支承構造３０は、回転軸３２をハ
ウジング３４に装着された２個のころがり軸受３
６，３８で支承している。

図示のころがり軸受３６，３８はアンギユラ玉
軸受であつて、それぞれ内輪３７ａ，３９ａと、
外輪３７ｂ，３９ｂと、複数のボール３７ｃ，３
９ｃとからなる。両ころがり軸受３６，３８は回
転軸３２の軸線方向へ間隔をおいてハウジング３
４に装着され、しかも互いに反対方向の軸力を負
荷できるように背面合せで位置決めされる。

ハウジング３４はその内周面に、軸受の嵌合部
３５ａ，３５ｂと、嵌合部３５ａに隣接する肩３
５ｃと、嵌合部３５ｂに隣接する肩３５ｄとを有
する。ころがり軸受３６の外輪３７ｂが嵌合部３
５ａに挿入され、その端面３７ｄが肩３５ｃに当
接する。また、ころがり軸受３８の外輪３９ｂが
嵌合部３５ｂの挿入され、その端面３９ｄが肩３
５ｄに当接する。

第１図に示す実施例では、ハウジング３４の２
つの肩３５ｃ，３５ｄは、各肩に対面する外輪の
厚みとほぼ同じ長さだけ、嵌合部３５ａ，３５ｂ
を結ぶ仮想円筒面から径方向の内方へ突出されて
いる。軸線方向へ伸びる複数のくり抜き孔４０，
４２が肩３５ｃ，３５ｄに円周方向に間隔をおい
て設けられている。

くり抜き孔４０にコイルばね４４が、また、く
り抜き孔４２にコイルばね４６が配置される。各
コイルばねの自由長さはくり抜き孔の深さより大
きく、その圧縮代によつて、ころがり軸受への予
圧量が定められる。

円筒状のスペーサ４８が回転軸３２に緩く嵌合
され、２個のころがり軸受３６，３８の内輪３７
ａ，３９ａ間に配置される。

回転軸３２は肩３３ａと、肩３３ａから軸線方
向へ間隔をおいた部位に設けられたねじ３３ｂと
を有し、肩３３ａにころがり軸受３６の内輪３７
ａが当接される。他方、ねじ３３ｂに螺合したナ
ツト５０がころがり軸受３８の内輪３９ａを押圧
し、スペーサ４８は両内輪３７ａ，３９ａによつ
て締め付けられる。ナツト５０による締付けが完
了すると、コイルばね４４，４６は圧縮され、こ
ろがり軸受３６，３８は所定の予圧を受ける。

ハウジング３４の一対の肩３５ｃ，３５ｄ間の
距離は、非作動状態の冷間時に、２個のころがり
軸受３６，３８の内輪３７ａ，３９ａを介してス
ペーサ４８を締め付けたとき、外輪３７ｂの端面
３７ｄと肩３５ｃとが密接し、また外輪３９ｂの
端面３９ｄと肩３５ｄとが密接し、しかも、各肩
から各外輪へ締付反力が実質的に及ぼされない大
きさに選定される。軸受の形状や寸法にもよる
が、一対の肩間の距離は通常、スペーサ４８の長
さとほぼ同じである。かくて、適正な予圧量は、
冷間時の、ばね４４，４６による実質的な押付力
のみによつて定まる。

第２図に示す支承構造６０はばね６２およびハ
ウジング６４を除いて、前述の支承構造３０と同
じである。すなわち、支承構造６０は、回転軸３
２を、その軸線方向へ間隔をおいてハウジング６
４に装着された２個のころがり軸受３６，３８で
支持する一方、２個のころがり軸受３６，３８の
内輪３７ａ，３９ａ間にスペーサ４８を配置して
構成されている。

支承構造６０では、単一のコイルバネ６２が２
個のころがり軸受３６，３８の外輪３７ｂ，３９
ｂ間に配置され、両外輪にばね力を付与してい
る。他方、ハウジング６４の一対の肩６５ｃ，６
５ｄは軸受の嵌合部６５ａ，６５ｂを結ぶ仮想円
筒面から径方向の内方へ突出されている。

支承構造６０においても一対の肩６５ｃ，６５
ｄ間の距離は、支承構造３０と同じく、冷間時
に、２個のころがり軸受３６，３８の内輪３７
ａ，３９ａを介してスペーサ４８を締め付けたと
き、外輪３７ｂの端面３７ｄと肩６５ｃとが密接
し、また、外輪３９ｂの端面３９ｄと肩６５ｄと
が密接し、しかも各肩から各外輪へ締付反力が実
質的に及ぼされない大きさに選定される。かく
て、ころがり軸受の予圧量はコイルばね６２の圧
縮代によつて定まる。

第３図は本考案に係る支承構造を、摩擦駆動型
遊星ローラ式増速機構を組み込んだ高速回転ドリ
ルに適用した実施例である。この実施例の支承構
造は、前述の支承構造３０と肩の形成の仕方にお
いて相違するが、その他の構成は同じであるの
で、同じ部品に同じ符号を用いて説明する。

出力側の回転軸７０は、その軸線方向へ間隔を
おいてハウジング３４に装着された２個のころが
り軸受３６，３８で支持されている。ころがり軸
受３６，３８の外輪はばねホルダ７２内に配置さ
れたコイルばね４４，４６によつて予圧される。
ばねホルダ７２はハウジング３４とは別個に形成
され、テーパピン７４によつてハウジング３４に
一体に組み込まれたもので、ばねホルダ７２の両
端面がそれぞれ外輪に当接する肩となつている。
２個のころがり軸受３６，３８の内輪間にスペー
サ４８が配置される。

回転軸７０の一方の端部７１は摩擦駆動型遊星
ローラ式増速機構８０の太陽ローラとなつてい
る。摩擦駆動型遊星ローラ式増速機構８０はそれ
自体公知のように、太陽ローラ７１と、太陽ロー
ラ７１の外方に太陽ローラ７１と同軸的に配置さ
れるリング８２と、太陽ローラ７１とリング８２
との間の空間内に配置される円筒状の複数の遊星
ローラ８４と、キヤリア８６とからなり、キヤリ
ア８６は入力軸８８の一端に一体に形成されてい
る。リング８２をハウジング９０に固定する一
方、入力軸８８を一対のころがり軸受９２によつ
てハウジング９０に支持し、入力軸８８に結合さ
れた歯車９４を図示しない電動機で駆動すると、
回転軸７０に高速回転が取り出される。回転軸７
０にたとえば、ドリルを装着し、高速加工機が構
成される。

（実施例の作用） 入力軸８８を電動機で回転すると、摩擦駆動型
遊星ローラ式増速機構８０で増速された回転が回
転軸７０に取り出され、穴開け加工がなされる。
このとき、回転軸７０の支承構造はＡ方向または
Ｂ方向から外部荷重を受ける。

すなわち、摩擦駆動型遊星ローラ式増速機構８
０では、遊星ローラ８４のスキユーや。入力軸と
一体となつたキヤリア８６が中空の遊星ローラ８
４を押す力（キヤリア８６および遊星ローラ８４
の製作精度や遠心力による変形などにより、軸線
方向に力が発生する）が生じ、太陽ローラ７１を
介してＡ方向またはＢ方向の荷重が回転軸７０に
加えられることとなる。また、孔開け加工時、ド
リルから回転軸７０にＡ方向の外力が加えられる
こととなる。

このように使用中、Ａ方向およびＢ方向の外部
荷重が支承構造に加わると共に、回転軸７０の熱
膨張や軸受の摩耗などが発生するが、いずれの場
合でも２個のころがり軸受にばね力が作用して予
圧抜けを生ぜず、軸方向の支持剛性も変化しな
い。

（効果） ハウジングの肩と軸受の外輪とは密接するが、
ナツト締付けによる反力が軸受に実質的に及ぼさ
れないので、いかなる使用状態においても、軸受
の予圧は実質的にばね力のみで付与され、ばね力
による一定の予圧に保持される。その結果、軸線
方向の外部荷重が回転軸のいずれの方向かた働い
ても、予圧抜けを生ずることなく、軸の高い支持
剛性が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は支承構造の上半分を示す断面図、第２
図は支承構造の別の実施例を示す上半分の断面
図、第３図は支承構造を組み込んだ高速加工機の
断面図、第４図は従来の定圧予圧方法を示す断面
図である。 ３０，６０……支承構造、３２……回転軸、３
４……ハウジング、３５ｃ，３５ｄ，６５ｃ，６
５ｄ……肩、３６，３８……ころがり軸受、４
４，４６，６２……ばね、４８……スペーサ、８
０……摩擦駆動型遊星ローラ式増速機構。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 回転軸を、その軸線方向へ間隔をおいてハウジ
   ングに装着された背面合せの２個のころがり軸受
   で支持する一方、各ころがり軸受の外輪にばね力
   を付与し、２個のころがり軸受の内輪間にスペー
   サを配置して該スペーサを締め付ける回転軸の支
   承構造であつて、前記ハウジングは、前記２個の
   ころがり軸受の前記外輪の端面がそれぞれ当接す
   る一対の肩を有し、これら肩間の距離は、冷間時
   に、前記２個のころがり軸受の前記内輪を介して
   前記スペーサを締め付けたとき、前記各外輪の端
   面と各肩とが密接し、かつ各肩から各外輪へ締付
   反力が実質的に及ぼされない大きさに形成され、
   前記ころがり軸受の予圧は実質的にばね力によつ
   てのみ得られる、回転軸の支承構造。