JPH05138407A - 回転軸の支持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】低速回転時には、回転軸を転がり軸受で支持
し、高速回転時には、回転軸を流体軸受で支持すること
により、回転軸の幅広い回転領域に対応できるようにす
る。 【構成】中央部に鍔２が形成され、両端部に端面に向け
て縮小するテーパ３が形成された回転軸１と、前記鍔２
と対向するスラスト軸受と軸部と対向するラジアル軸受
が形成された流体軸受４と、前記テーパ３に接離可能に
嵌合する環状のカラー５と、このカラー５の外周に内輪
が固定された転がり軸受６と、この転がり軸受６の外輪
を固定するスライダ９と、前記流体軸受４を固定し、前
記スライダ９を移動可能に支持するハウジング１１と、
前記スライダ９を回転軸１の軸方向に移動させ、回転軸
１のテーパ３とカラー５を接離させる駆動手段とにより
回転軸１の支持装置を構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転軸の支持装置に係
り、特に、回転軸の高速回転と低速回転を切替られるよ
うにした回転軸の支持装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウム製品の増加、生産性の向上
等により、マシニングセンタなどの工作機械の主軸を、
重切削用の低速回転から軽切削用の高速回転までの領域
で回転させることが検討されている。

【０００３】このような低速回転から高速回転までに対
応する技術として、たとえば実開昭６２−１２６６１６
号公報に開示された軸受予圧調整装置がある。この装置
は、油圧により、低速回転時には、軸受の予圧を高く設
定し、高速回転時には、軸受の予圧を小さくするもので
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、転がり軸受の
特性は、軸受の予圧や、潤滑方法だけでなく、Ｄｍｎ値
（軸受の許容回転数）がある。すなわち、転がり軸受を
構成する転動体の中心が通る回転半径に回転軸の回転数
を乗じた値である。このＤｍｎ値を一定に保ち、回転軸
の回転数を上げるには、回転軸を細くすれば良いことに
なる。しかし、回転軸を細くするにも限界がある。

【０００５】本発明の目的は、上記の事情に鑑み、低速
回転時には、回転軸を転がり軸受で支持し、高速回転時
には、回転軸を流体軸受で支持することにより、回転軸
の幅広い回転領域に対応できるようにした回転軸の支持
装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明においては、中央部に鍔が形成され、両端部
に端面に向けて縮小するテーパが形成された回転軸と、
前記鍔と対向するスラスト軸受と軸部と対向するラジア
ル軸受が形成された流体軸受と、前記テーパに接離可能
に嵌合する環状のカラーと、このカラーの外周に内輪が
固定された転がり軸受と、この転がり軸受の外輪を固定
するスライダと、前記流体軸受を固定し、前記スライダ
を移動可能に支持するハウジングと、前記スライダを回
転軸の軸方向に移動させ、回転軸のテーパとカラーを接
離させる駆動手段とを設けた。

【０００７】また、前記駆動手段が、前記カラーを回転
軸に接合させる方向に付勢する手段が皿ばねで構成さ
れ、離間させる方向に付勢する手段が、前記ハウジング
と流体軸受の間に前記カラーをピストンとして形成され
て油圧シリンダで構成した。

【０００８】さらに、前記カラーの内周面に流体軸受を
形成した。

【０００９】

【作用】そして、回転軸を転がり軸受のＤｍｎ値以下の
低速で回転させる場合には、カラーを回転軸のテーパに
接合させて、カラーを介して転がり軸受で回転軸を支持
し、回転軸を転がり軸受のＤｍｎ値以上の高速で回転さ
せる場合には、カラーを回転軸から離間させて、流体軸
受で回転軸を支持することにより、回転軸の低速回転と
高速回転を行わせる。

【００１０】また、前記カラーを皿ばねと油圧によりい
どうさせる。さらに、カラーの内面を流体軸受として、
高速回転時における回転軸の軸端の曲げ剛性を向上させ
ることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面にしたがって
説明する。図１および図２は、本発明の一実施例を示す
もので、同図において、１は回転軸で、中央部に鍔２が
形成され、両端部に端面に向けて縮小するテーパ３が形
成されている。４は空気軸受で、前記鍔２と対向するス
ラスト軸受と、軸部に対抗するラジアル軸受が形成さ
れ、回転軸１に所定の間隙をもって装着されている。５
はカラーで、内周に前記テーパ３と嵌合するテーパが形
成され、それぞれ回転軸１のテーパ３に接離可能に嵌合
している。６は転がり軸受で、ぞれぞれカラー５の外周
に装着され、その内輪がリング７及びナット８によりカ
ラー５に固定されている。９はスライダで、前記転がり
軸受６の外輪に装着され、リング１０により外輪に固定
されている。１１はハウジングで、前記空気軸受４を固
定し、スライダ９を摺動可能に支持している。そして、
空気軸受４とハウジング１１の間に環状の空間を構成
し、この空間にスライダ９の一端を嵌合させて、シリン
ダを構成している。このハウジング１１には、前記空気
軸受４に連通する圧縮空気の供給路１２と、前記シリン
ダに連通する給油路１３が形成されている。１４はカバ
ーで、それぞれハウジング１１の端面に固定されてい
る。１５は皿ばねで、それぞれリング１０とかバー１４
の間に位置するように配置され、スライダ９を前記鍔２
の方向に付勢している。この皿ばね１５は、前記鍔２が
空気軸受４の中央に位置するように、そのばね力が調整
されている。１６はＯリングで、前記シリンダを構成す
る空気軸受４とスライダ９に配置されている。

【００１２】このような構成で、回転軸１を低速で回転
させる場合には、空気軸受４に対する圧縮空気の供給
と、シリンダに対する油圧の供給を停止する。すると、
皿ばね１５の作用により、スライダ９が鍔２の方向に移
動する。この時、転がり軸受６を介してカラー５も鍔２
の方向に移動して、回転軸１のテーパ３に接合される。
したがって、回転軸１は、カラー５、転がり軸受６、ス
ライダ９を介してハウジング１１に支持されることにな
り、高剛性を得ることができる。

【００１３】一方、回転軸を高速で回転させる場合に
は、供給路１２から空気軸受４に圧縮空気を供給すると
共に、給油路１３からシリンダへ油圧を供給する。する
と、スライダ９が皿ばね１５を圧縮しながらカバー１４
側へ、リング１０がカバー１４に当接するまで距離ｌだ
け移動して、テーパ１３から離れる。このため、回転軸
１は、空気軸受４にのみよって支持されることになる。
したがって、回転軸１は、転がり軸受６から切り離され
るため、転がり軸受６の許容回転数に関係なく高速で回
転させることができる。

【００１４】図３は、本発明の第２の実施例を示すもの
で、同図において、図１及び図２に示すものと同じもの
は、同じ符号を付けて示してある。２０は圧電アクチュ
エータで、ハウジング１１にスライダ９と接するように
取付けられている。

【００１５】このような構成で、回転軸１を低速で回転
させる場合には、圧電アクチュエータ２０への給電と、
シリンダに対する油圧の供給を停止する。すると、皿ば
ね１５の作用により、スライダ９が鍔２の方向に移動す
る。この時、転がり軸受６を介してカラー５も鍔２の方
向に移動して、回転軸１のテーパ３に接合される。した
がって、回転軸１は、カラー５、転がり軸受６、スライ
ダ９を介してハウジング１１に支持されることになり、
高剛性を得ることができる。

【００１６】一方、回転軸を高速で回転させる場合に
は、供給路１２から空気軸受４に圧縮空気を供給すると
共に、圧電アクチュエータ２０へ給電する。すると、圧
電アクチュエータ２０が伸長し、スライダ９が皿ばね１
５を圧縮しながらカバー１４側へ、リング１０がカバー
１４に当接するまで距離ｌだけへ移動して、テーパ１３
から離れる。このため、回転軸１は、空気軸受４にのみ
よって支持されることになる。したがって、回転軸１
は、転がり軸受６から切り離されるため、転がり軸受６
の許容回転数に関係なく高速で回転させることができ
る。

【００１７】図４および図５は本発明の第３の実施例を
示すもので、同図において、図１と同じものは同じ符号
を付けて示してある。カラー５は、その内周面に空気軸
受５１が形成され、この空気軸受５１に圧縮空気を供給
するための供給路５２が形成されている。また、カバー
１４には、供給路５２に連通して、圧縮空気を供給する
ための供給路５３が形成され、その一端にはＯリング５
４が装着されている。

【００１８】このような構成で、回転軸１を低速で回転
させる場合には、空気軸受４と空気軸受５２に対する圧
縮空気の供給と、シリンダに対する油圧の供給を停止す
る。すると、皿ばね１５の作用により、スライダ９が鍔
２の方向に移動する。この時、転がり軸受６を介してカ
ラー５も鍔２の方向に移動して、回転軸１のテーパ３に
接合される。したがって、回転軸１は、カラー５、転が
り軸受６、スライダ９を介してハウジング１１に支持さ
れることになり、高剛性を得ることができる。

【００１９】一方、回転軸を高速で回転させる場合に
は、供給路１２から空気軸受４に、供給路５３から空気
軸受５１に圧縮空気を供給すると共に、給油路１３から
シリンダへ油圧を供給する。すると、スライダ９が皿ば
ね１５を圧縮しながらカバー１４側へ、リング１０がカ
バー１４に当接するまで距離ｌだけ移動して、テーパ１
３から離れる。この時、カラー５がカバー１４に当接し
て、供給路５３と供給路５２が連通して、空気軸受５１
に圧縮空気が供給される。このため、回転軸１は、空気
軸受４および空気軸受５１によって支持されることにな
る。したがって、回転軸１は、転がり軸受６から切り離
されるため、転がり軸受６の許容回転数に関係なく高速
で回転させることができる。同時に、空気軸受５１によ
って、回転軸１の軸端部の振れを押さえることができ
る。

【００２０】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明によれば、中央
部に鍔が形成され、両端部に端面に向けて縮小するテー
パが形成された回転軸と、前記鍔と対向するスラスト軸
受と軸部と対向するラジアル軸受が形成された流体軸受
と、前記テーパに接離可能に嵌合する環状のカラーと、
このカラーの外周に内輪が固定された転がり軸受と、こ
の転がり軸受の外輪を固定するスライダと、前記流体軸
受を固定し、前記スライダを移動可能に支持するハウジ
ングと、前記スライダを回転軸の軸方向に移動させ、回
転軸のテーパとカラーを接離させる駆動手段とを設けた
ので、低速回転時には、回転軸を転がり軸受で支持し、
高速回転時には、回転軸を流体軸受で支持することによ
り、回転軸の幅広い回転領域に対応できる。また、前記
カラーの内周面に流体軸受を形成することにより回転軸
の軸端部の振れを押さえることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による回転軸の支持装置の一例を示す側
面部分断面図。

【図２】図１の要部の拡大図。

【図３】本発明の第２の実施例における回転軸の支持装
置の要部を示す拡大図。

【図４】本発明の第３の実施例における回転軸の支持装
置の要部を示す拡大図。

【図５】図４の要部の拡大図。

【符号の説明】

１ 回転軸、 ２ 鍔、 ３ テー
パ、４ 空気軸受、 ５ カラー、 ６ 転
がり軸受、９ スライダ、 １１ ハウジング、
１２ 供給路、１３ 給油路、 ２０ 圧電アクチ
ュエータ、５１ 空気軸受、 ５３ 供給路。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中央部に鍔が形成され、両端部に端面に向
   けて縮小するテーパが形成された回転軸と、前記鍔と対
   向するスラスト軸受と軸部と対向するラジアル軸受が形
   成された流体軸受と、前記テーパに接離可能に嵌合する
   環状のカラーと、このカラーの外周に内輪が固定された
   転がり軸受と、この転がり軸受の外輪を固定するスライ
   ダと、前記流体軸受を固定し、前記スライダを移動可能
   に支持するハウジングと、前記スライダを回転軸の軸方
   向に移動させ、回転軸のテーパとカラーを接離させる駆
   動手段とを設けたことを特徴とする回転軸の支持装置。
2. 【請求項２】前記駆動手段が、前記カラーを回転軸に接
   合させる方向に付勢する手段が皿ばねで構成され、離間
   させる方向に付勢する手段が、前記ハウジングと流体軸
   受の間に前記カラーをピストンとして形成されて油圧シ
   リンダで構成したことを特徴とする請求項１に記載の回
   転軸の支持装置。
3. 【請求項３】前記カラーの内周面に流体軸受を形成した
   ことを特徴とする請求項１もしくは請求項２のいずれか
   に記載の回転軸の支持装置。