JPH0513441Y2

JPH0513441Y2 -

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Publication number: JPH0513441Y2
Application number: JP1985011557U
Authority: JP
Priority date: 1985-01-29
Filing date: 1985-01-29
Publication date: 1993-04-09
Anticipated expiration: 2000-01-29
Also published as: JPS61127902U

Description

【考案の詳細な説明】産業上の利用分野本考案は、工作機械のスピンドル軸の軸受装置
に関し、特にその軸受の予圧を適当な値に調整す
る手段に係る。

従来技術例えば実公昭59−36322号の公報は、運転中に、
軸受の予圧を調整する手段を開示している。その
考案では、軸受の外輪に対しラジアル方向から予
圧が加えられ、これによつて重切削または軽切削
に応じて適切な予圧が与えられる。

しかし、この考案では、スラスト方向の予圧が
調整できない。このため、スピンドル軸の軸受と
してアンギユラコンタクト型の玉軸受またはころ
軸受が用いられたとき、スラスト方向の予圧が調
整できないことになる。ところが、実際の切削工
程では、このスラスト方向の予圧の調整が最も重
要な要素となつている。

考案の目的およびその解決手段ここに、本考案の目的は、この種のスピンドル
軸の軸受装置において、スピンドルの先端側の軸
受にスラスト方向の予圧を与え、しかもこの予圧
を工作機械の運転中に自由に調整できるようにす
ることである。

そこで、本考案は、ハウジングの内部で軸受に
よりスピンドル軸を回転自在に支持し、このハウ
ジングとスピンドルとの空間部分で、シリンダー
室を形成し、このシリンダー室内に筒状のピスト
ンを軸線方向に摺動自在に設け、このピストンを
空圧源で駆動することにより、ピストンの先端部
分をスピンドル軸の先端側の軸受に当接させ、こ
れによつて予圧を調整できるようにしている。さ
らに、本考案は、上記ピストンをハウジングとス
ピンドル軸の間で静圧空気軸受の原理によつてフ
ローテイング状態とし、スピンドル軸の回転の負
荷とならないようにしている。また、本考案は、
圧力空気をスピンドル軸および軸受に触れさせる
ことによつて、それらの発熱を抑えるようにして
いる。このように、ピストンの圧力を調整するこ
とによつて、スピンドル軸の先端側の軸受に対す
る予圧が自由に調整でき、したがつて重切削また
は軽切削に適合する適切な予圧力が運転中にも調
整できることになる。

実施例の構成以下、本考案の実施例の構成を図面に基づいて
具体的に説明する。

本考案の軸受装置１は、工作機械のスピンドル
ヘツドに設けられ、ヘツド側のハウジング２とス
ピンドル軸３との間に組み込まれる。このスピン
ドル軸３は、ハウジング２の内部で、先端側の２
つの組み合わせ玉軸受５および後端側の２列のこ
ろ軸受６によつて回転自在に支持されている。上
記組み合わせ玉軸受５は、アンギユラ玉軸受を２
個組み合わせたものであり、内輪５ａ、玉５ｂお
よび外輪５ｃによつて構成されている。この内輪
５ａがスピンドル軸３の軸線方向に移動すると
き、それらの間の隙間が調整でき、それによつて
スラスト方向およびラジアル方向の予圧が同時に
調整できることになる。

そして、本考案の軸受装置１は、特徴的な部分
として、ハウジング２の内部で、ピストン７を備
えている。このピストン７は、円筒状であり、軸
受５，６の間でスピンドル軸３に対して、軸線方
向に移動自在に挿入されており、キー８により回
り止めされ、ハウジング２の内周面、スピンドル
軸３の外周面に対して非接触で隙間を形成してい
る。そしてこのピストン７の先端面は上記先端側
の玉軸受５の内輪５ａに当接され、さらにこのピ
ストン７の後端側でハウジング２およびスピンド
ル軸３に形成されたフランジ９によつてシリンダ
ー室１０が形成されている。このシリンダー室１
０は、給気口１１により圧力調整弁１２を介し、
空圧源１３に接続されている。

一方、上記ピストン７は、例えば内周面で開口
する複数のノズル１４を円周方向にそつて２列
で、しかも等間隔で備えている。このノズル１４
の給気口１５は、上記空圧源１３に接続されてい
る。なお、上記圧力調整弁１２は、制御装置１７
によつて制御される。また、この空圧源１３の近
くに圧力空気を冷やすためのクーラー１８が付設
されている。さらに上記ハウジング２およびピス
トン７は、圧力空気を大気に放出するために連通
路１９および排気口２０，２１を形成している。

考案の作用次に、上記軸受装置１の作用を説明する。

上記スピンドル軸３は、図示しない駆動手段か
ら回転力を取り入れ、先端の工具によつて、被加
工物に必要な切削加工を施す。一方、空圧源１３
からの圧力空気は、給気口１５を経て、ピストン
７の内周面のノズル１４からスピンドル軸３の外
周面に向けて噴射される。このため、ピストン７
の内周面とスピンドル軸３の外周面との間に空気
層が形成され、あたかも静圧空気軸受の原理によ
つて、ピストン７は、スピンドル軸３の外周面お
よびハウジング２の内周面に対し非接触の状態
で、浮上している。このとき、それらの間の間隙
は、例えば20ミクロン程度に設定されている。そ
してこの間隙部分の空気は、連通路１９および排
気口２０を経て大気に放出される。また、その空
気の一部は、排気口２１から、玉軸受５を経てス
ピンドル先端の隙間から、大気に放出される。

一方、重切削または軽切削に応じてシリンダー
室１０の内部に空圧源１３から圧力空気が送り込
まれる。このときの圧力空気の圧力は、圧力調整
弁１２によつて設定される。このシリンダー室１
０の内部の圧力空気は、ピストン７の後端面に作
用し、それを玉軸受５の方向、つまり矢印Ａの方
向に移動させる。このとき、ピストン７は、圧力
空気の圧力に基づいて玉軸受５の内輪５ａに対し
適当な予圧を与える。この内輪５ａが玉５ｂに対
し斜面で接触しているため、ピストン７のスラス
ト方向の予圧は、玉軸受５の部分でスラスト方向
の分力のほか、ラジアル方向の分力としても作用
する。

重切削の場合に、ピストン７は、高い圧力の圧
力空気によつて、玉軸受５に大きな予圧を与える
ため、十分な剛性のもとに、回転自在に支持され
ることになる。しかも、この予圧は、スピンドル
軸３の回転中にも、切削条件に応じて、連続的に
調整できることになる。

スピンドル軸３が連続的に回転すると、玉軸受
５の部分に発熱が現れる。しかし、圧力空気がス
ピンドル軸３およびピストン７の表面に触れなが
ら通過し、また玉軸受５の内部を通つてスピンド
ル軸３の先端部分にも排出されるため、その過程
でそれらの熱を吸収し、外部に放熱することにな
る。したがつて、スピンドル軸３および玉軸受５
の部分の発熱が充分に抑えられる。

なお、スピンドル軸３に引張り方向のスラスト
荷重、つまり矢印Ａの方向の力が作用した場合
に、ピストン７とフランジ９とのすき間の範囲内
では、スピンドル軸３は、シリンダー室１０の圧
力によつて支えられるが、それ以上の荷重が加え
られると、フランジ９とピストン７とが接触し、
ピストン７を介し、軸受５によつて支持される。

考案の変形例上記実施例は、一例として、スピンドル軸３の
先端部分を玉軸受５によつて支持しているが、こ
れらは、スラスト方向の分力を発生される形式の
ものであればよく、したがつて他の形式のもので
置き換えることもできる。

考案の効果本考案では、下記の特有の効果がある。

まず、ハウジングの内部で、筒状のピストンが
ハウジングの内周面やスピンドル軸の外周面に対
して非接触状態でスピンドル軸の軸方向に摺動自
在に設けられており、先端の軸受に対する予圧が
運転中にもシリンダー室内の空気圧調整で可能と
なるから、重切削または軽切削に応じて、軸受部
分に適切なスラスト方向の予圧が与えられる。

また、ピストンの内周面に複数のノズルが円周
方向に設けられており、このピストンとスピンド
ル軸との間で静圧空気軸受が構成され、ピストン
がスピンドル軸はハウジングに対して非接触で接
触摩擦の抵抗力を受けない状態にあるから、ピス
トンの軸線方向の移動によつて、スピンドル軸の
スラスト方向の負荷が加えられず、またピストン
がスピンドル軸の回転負荷とならない。したがつ
て、予圧の圧力値の調整が回転中にも動的負荷か
ら解放された状態で素早く正確に行える。

さらに、ノズルの圧力空気が排気経路を通過す
るとき、スピンドル軸のほか軸受部分にも回り込
み、排気経路中の各部の熱を奪つて排気と同時に
放熱作用を営むため、各部分の発熱が低く抑えら
れ、しかも圧力空気の排気過程でも、大気放出で
足りるため、加圧流体の回収処理で循環処理設備
なども不要で、実施が容易である。

【図面の簡単な説明】

図は本考案の軸受装置の断面図である。１……軸受装置、２……ハウジング、３……ス
ピンドル軸、５……玉軸受、６……２列のころ軸
受、７……ピストン、９……フランジ、１０……
シリンダー室、１２……圧力調整弁、１３……空
圧源、１４……ノズル、１５……給気口、２０，
２１……排気口。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

ハウジング２内で先端側の軸受５および後端側
の軸受６によりスピンドル軸３を回転自在に支持
するとともに、上記ハウジング２内でスピンドル
軸３に筒状のピストン７をハウジング２の内周面
およびスピンドル軸３の外周面に対して非接触状
態で移動自在に設け、このピストン７の先端面を
スピンドル軸３の先端側の軸受５の後端面に当接
させ、さらに上記ハウジング２内のピストン７と
スピンドル軸３のフランジ９とによつて形成され
るシリンダー室１０をハウジング２内に形成され
た給気口１１により空圧源１３に接続し、かつピ
ストン７の内周面で開口する円周方向の複数のノ
ズル１４を給気口１５により空圧源１３に接続
し、ノズル１４の後方でピストン７に形成されピ
ストン７の内周面で開口する複数の連通路１９お
よびハウジング２に形成された排気口２０、ノズ
ル１４の前方でピストン７に形成されピストン７
の内周面で開口する複数の排気口２１および先端
の軸受５の隙間により排気経路を形成してなるこ
とを特徴とする軸受装置１。