JPH05138408A - 高速主軸装置 - Google Patents
高速主軸装置Info
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- JPH05138408A JPH05138408A JP3296971A JP29697191A JPH05138408A JP H05138408 A JPH05138408 A JP H05138408A JP 3296971 A JP3296971 A JP 3296971A JP 29697191 A JP29697191 A JP 29697191A JP H05138408 A JPH05138408 A JP H05138408A
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- thin
- bearing
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C25/00—Bearings for exclusively rotary movement adjustable for wear or play
- F16C25/06—Ball or roller bearings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
- F16C19/54—Systems consisting of a plurality of bearings with rolling friction
- F16C19/546—Systems with spaced apart rolling bearings including at least one angular contact bearing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2240/00—Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
- F16C2240/40—Linear dimensions, e.g. length, radius, thickness, gap
- F16C2240/46—Gap sizes or clearances
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2322/00—Apparatus used in shaping articles
- F16C2322/39—General build up of machine tools, e.g. spindles, slides, actuators
Abstract
(57)【要約】
［目的］ 比較的簡単な構成で軸受の嵌合隙間を制御可
能として、高速回転域で適合する嵌合隙間に設定して
も、低速回転域での剛性の低下を防止できる高速主軸装
置を提供すること。 ［構成］ 主軸を回転自在に支持するころがり軸受と、
この軸受と嵌合される主軸ハウジングおよび外輪間座と
を有する主軸装置において、前記主軸ハウジングと外輪
間座とのあいだに凹状の薄肉リング形状部材を設け、こ
の薄肉リング形状部材の凹部と主軸ハウジングとで圧力
室を作り、この圧力室に圧力流体をかけて薄肉リング形
状部材を径方向に弾性変形させて、薄肉リング形状部材
と軸受外輪との嵌合隙間を調節可能としたこと。
能として、高速回転域で適合する嵌合隙間に設定して
も、低速回転域での剛性の低下を防止できる高速主軸装
置を提供すること。 ［構成］ 主軸を回転自在に支持するころがり軸受と、
この軸受と嵌合される主軸ハウジングおよび外輪間座と
を有する主軸装置において、前記主軸ハウジングと外輪
間座とのあいだに凹状の薄肉リング形状部材を設け、こ
の薄肉リング形状部材の凹部と主軸ハウジングとで圧力
室を作り、この圧力室に圧力流体をかけて薄肉リング形
状部材を径方向に弾性変形させて、薄肉リング形状部材
と軸受外輪との嵌合隙間を調節可能としたこと。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は超高速主軸装置に関する
ものであり、より詳しくは、ころがり軸受を用いた主軸
の嵌合隙間を任意に可変とし、かつ制御可能とした高速
主軸装置に関する。
ものであり、より詳しくは、ころがり軸受を用いた主軸
の嵌合隙間を任意に可変とし、かつ制御可能とした高速
主軸装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】超高速主軸装置とするためには、一般に
は高速回転では軸受の予圧を小さくする方法がとられて
いる。このため、（１）従来の定位置予圧型の主軸は、
例えば図９に示されるように、主軸の軸受予圧設定を、
間座４と間座５の軸方向の長さ、および軸受外輪３ａと
主軸ハウジング２の嵌合隙間を精密に調整して行なって
いる。超高速主軸装置においては遠心力により主軸１や
軸受内輪３ｂが膨張するだけでなく、主軸１、軸受内輪
３ｂおよび転動体３ｃが熱膨張するため、転動体３ｃに
過大な負荷が作用する。このため軸受３が焼き付くのを
防ぐ意味で、軸受外輪３ａと主軸ハウジング２の隙間が
１０〜１５μmになるように組立てられている。
は高速回転では軸受の予圧を小さくする方法がとられて
いる。このため、（１）従来の定位置予圧型の主軸は、
例えば図９に示されるように、主軸の軸受予圧設定を、
間座４と間座５の軸方向の長さ、および軸受外輪３ａと
主軸ハウジング２の嵌合隙間を精密に調整して行なって
いる。超高速主軸装置においては遠心力により主軸１や
軸受内輪３ｂが膨張するだけでなく、主軸１、軸受内輪
３ｂおよび転動体３ｃが熱膨張するため、転動体３ｃに
過大な負荷が作用する。このため軸受３が焼き付くのを
防ぐ意味で、軸受外輪３ａと主軸ハウジング２の隙間が
１０〜１５μmになるように組立てられている。
【０００３】また、予圧を小さくすると低速の回転数領
域では主軸の剛性が低下するため、低速と高速で予圧を
切り替える方法がとられている。軸受の予圧を可変とす
る方法としては、（２）特開平２−８３１０４号などが
知られている。この方法は軸受の外輪側に流体圧ピスト
ンとシリンダーを設け、流体圧により直接ピストンに作
用する力を外輪側に伝えて予圧を調整している。
域では主軸の剛性が低下するため、低速と高速で予圧を
切り替える方法がとられている。軸受の予圧を可変とす
る方法としては、（２）特開平２−８３１０４号などが
知られている。この方法は軸受の外輪側に流体圧ピスト
ンとシリンダーを設け、流体圧により直接ピストンに作
用する力を外輪側に伝えて予圧を調整している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】通常、主軸の回転数が
１００００〜１５０００rpmに達する超高速回転域にお
ける予圧の設定に際しては、従来技術の欄の（１）に示
したように、軸受の内外輪の熱膨張の差と遠心力の作用
による拡径量を見込むが、高速回転域に適合するように
予圧を設定すると、低速回転域においては、軸受外輪と
主軸ハウジングの間に軸方向の間隙が発生してしまう。
このような状態では軸受の転動状態が不安定となり、主
軸の振動や軸方向の剛性の低下によるワーク加工精度の
低下等の障害が発生する。一方、低速回転域を基準にし
て予圧を設定すると、高速回転域に到達したとき主軸や
軸受の熱膨張によって予圧が上昇し、軸受に焼き付き等
の故障が発生する。また、従来技術の（２）に示すよう
な軸受の予圧を可変とする方法は、軸受の外輪間に流体
圧シリンダーとピストン機構を組み込んでいるため、装
置が複雑になるという問題がある。
１００００〜１５０００rpmに達する超高速回転域にお
ける予圧の設定に際しては、従来技術の欄の（１）に示
したように、軸受の内外輪の熱膨張の差と遠心力の作用
による拡径量を見込むが、高速回転域に適合するように
予圧を設定すると、低速回転域においては、軸受外輪と
主軸ハウジングの間に軸方向の間隙が発生してしまう。
このような状態では軸受の転動状態が不安定となり、主
軸の振動や軸方向の剛性の低下によるワーク加工精度の
低下等の障害が発生する。一方、低速回転域を基準にし
て予圧を設定すると、高速回転域に到達したとき主軸や
軸受の熱膨張によって予圧が上昇し、軸受に焼き付き等
の故障が発生する。また、従来技術の（２）に示すよう
な軸受の予圧を可変とする方法は、軸受の外輪間に流体
圧シリンダーとピストン機構を組み込んでいるため、装
置が複雑になるという問題がある。
【０００５】このような問題を解決するために、軸受の
嵌め合い隙間を予め大きく設定しておき、高速の定格回
転数近傍になって初めて所定の軸受予圧が作用する手段
が用いられる。しかし、この方法では、上述のように、
低速回転域では軸受外輪と主軸ハウジングの間には間隙
があるために、剛性が低下し充分な切削が困難であるこ
と、および主軸の危険速度を向上させることができない
こと等の問題点がある。このような問題点を解決するた
めには、軸受の嵌合隙間を制御可能とすることが必要で
ある。
嵌め合い隙間を予め大きく設定しておき、高速の定格回
転数近傍になって初めて所定の軸受予圧が作用する手段
が用いられる。しかし、この方法では、上述のように、
低速回転域では軸受外輪と主軸ハウジングの間には間隙
があるために、剛性が低下し充分な切削が困難であるこ
と、および主軸の危険速度を向上させることができない
こと等の問題点がある。このような問題点を解決するた
めには、軸受の嵌合隙間を制御可能とすることが必要で
ある。
【０００６】従って、本発明の目的は軸受の嵌合隙間を
比較的簡単な構成で制御可能として、低速回転域での剛
性の低下を防止した高速主軸装置を提供することにあ
る。
比較的簡単な構成で制御可能として、低速回転域での剛
性の低下を防止した高速主軸装置を提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の本発明の目的は、
高速主軸装置を以下の構成としたことから達成される。
即ち、主軸を回転自在に支持するころがり軸受と、この
軸受と嵌合される主軸ハウジングおよび外輪間座とを有
する主軸装置において、前記主軸ハウジングと外輪間座
とのあいだに凹状の薄肉リング形状部材を設け、この薄
肉リング形状部材の凹部と主軸ハウジングとで圧力室を
作り、この圧力室に圧力流体を供給して薄肉リング形状
部材を径方向に弾性変形させて、薄肉リング形状部材と
軸受外輪との嵌合隙間を調節可能とした。
高速主軸装置を以下の構成としたことから達成される。
即ち、主軸を回転自在に支持するころがり軸受と、この
軸受と嵌合される主軸ハウジングおよび外輪間座とを有
する主軸装置において、前記主軸ハウジングと外輪間座
とのあいだに凹状の薄肉リング形状部材を設け、この薄
肉リング形状部材の凹部と主軸ハウジングとで圧力室を
作り、この圧力室に圧力流体を供給して薄肉リング形状
部材を径方向に弾性変形させて、薄肉リング形状部材と
軸受外輪との嵌合隙間を調節可能とした。
【０００８】この高速主軸装置において、圧力流体を電
磁圧力制御弁を用いて所定の作動圧力を発生させるよう
にし、前記圧力室に圧力を作用させて嵌合隙間を可変可
能ならしめるようにして、工作機械のＮＣ制御装置のＮ
Ｃプログラム中の特殊命令コードとして嵌合隙間制御の
有無を記述するようにした。
磁圧力制御弁を用いて所定の作動圧力を発生させるよう
にし、前記圧力室に圧力を作用させて嵌合隙間を可変可
能ならしめるようにして、工作機械のＮＣ制御装置のＮ
Ｃプログラム中の特殊命令コードとして嵌合隙間制御の
有無を記述するようにした。
【０００９】さらにこの高速主軸装置において、圧力室
の圧力とその時の薄肉リング形状部材の弾性変形の量を
予めデータとして測定しておき、これを工作機械のＮＣ
制御装置のＲＯＭ、ハードディスク、またはフロッピー
ディスクなどに記憶させておき、ＮＣテープの指令に書
かれた回転数の情報に応じて、圧力室の圧力を適切に設
定するようにしたことを特徴とする。
の圧力とその時の薄肉リング形状部材の弾性変形の量を
予めデータとして測定しておき、これを工作機械のＮＣ
制御装置のＲＯＭ、ハードディスク、またはフロッピー
ディスクなどに記憶させておき、ＮＣテープの指令に書
かれた回転数の情報に応じて、圧力室の圧力を適切に設
定するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
【作用】主軸ハウジングに設けられた薄肉リング形状部
材と軸受外輪との嵌合隙間を１０〜１５μmの隙間とし
ておく。最高回転数域では主軸および軸受内輪は遠心力
により、または熱膨張により径方向に若干大きくなる。
この大きくなる分を上記の隙間として与えておく訳であ
る。これによって超高速回転域でも転動体に作用する過
大な負荷を防ぐことができる。しかし、低速回転域では
遠心力による膨張、または熱による膨張が少ないので、
隙間が残り、軸受剛性が不足することになる。この時
に、圧力室に圧力流体をかけると、薄肉リング形状部材
が径方向に弾性変形し軸受外輪と主軸ハウジングとの隙
間をなくすことができ、剛性を確保することができる。
なお、薄肉リング形状部材では主軸ハウジングの一体型
と比較して剛性がないように感じられるが、薄肉リング
形状部材の凹部と主軸ハウジングとの間に形成された圧
力室には圧力が作用しているので、剛性低下は少ない。
そして、上記の動作は工作機械のＮＣ数値制御と組み合
わせて、主軸の回転数に応じていつも適切な軸受の嵌合
隙間が得られるように制御されている。
材と軸受外輪との嵌合隙間を１０〜１５μmの隙間とし
ておく。最高回転数域では主軸および軸受内輪は遠心力
により、または熱膨張により径方向に若干大きくなる。
この大きくなる分を上記の隙間として与えておく訳であ
る。これによって超高速回転域でも転動体に作用する過
大な負荷を防ぐことができる。しかし、低速回転域では
遠心力による膨張、または熱による膨張が少ないので、
隙間が残り、軸受剛性が不足することになる。この時
に、圧力室に圧力流体をかけると、薄肉リング形状部材
が径方向に弾性変形し軸受外輪と主軸ハウジングとの隙
間をなくすことができ、剛性を確保することができる。
なお、薄肉リング形状部材では主軸ハウジングの一体型
と比較して剛性がないように感じられるが、薄肉リング
形状部材の凹部と主軸ハウジングとの間に形成された圧
力室には圧力が作用しているので、剛性低下は少ない。
そして、上記の動作は工作機械のＮＣ数値制御と組み合
わせて、主軸の回転数に応じていつも適切な軸受の嵌合
隙間が得られるように制御されている。
【００１１】
【実施例】以下に、本発明の実施例を図面を参照しなが
ら説明する。図１および図２は本発明の具体例を示す縦
断面図である。図１において、符号１は主軸を示し、符
号２は主軸ハウジングを示している。主軸１を回転自在
に支持する４個のころがり軸受３は軸受外輪３ａと軸受
内輪３ｂと転動体３ｃとから構成されており、軸受内輪
３ｂの間には軸方向に内輪間座４が装着されており、軸
受外輪３ａの間には同様に外輪間座５が装着されてい
る。主軸１の一端には駆動用のＶベルトプーリ６が取付
けられている。そして、主軸ハウジング２と外輪間座５
の間には凹状の薄肉リング形状部材７が設けられてお
り、この薄肉リング形状部材７の凹状部と主軸ハウジン
グ２とで圧力室８を形成している。この圧力室８には主
軸ハウジング２に設けられた給油穴９から油が供給され
て、圧力室８の圧力を制御できるようになっている。軸
受３は薄肉リング形状部材７の内径に嵌合され、この場
合の嵌め合い公差は嵌合隙間Ｓである。この嵌合隙間Ｓ
は高速回転時に適合するように１０〜１５μmに設定し
てある。図２は、高速回転に伴い、ちょうど嵌合隙間Ｓ
が零となった状態を示している。
ら説明する。図１および図２は本発明の具体例を示す縦
断面図である。図１において、符号１は主軸を示し、符
号２は主軸ハウジングを示している。主軸１を回転自在
に支持する４個のころがり軸受３は軸受外輪３ａと軸受
内輪３ｂと転動体３ｃとから構成されており、軸受内輪
３ｂの間には軸方向に内輪間座４が装着されており、軸
受外輪３ａの間には同様に外輪間座５が装着されてい
る。主軸１の一端には駆動用のＶベルトプーリ６が取付
けられている。そして、主軸ハウジング２と外輪間座５
の間には凹状の薄肉リング形状部材７が設けられてお
り、この薄肉リング形状部材７の凹状部と主軸ハウジン
グ２とで圧力室８を形成している。この圧力室８には主
軸ハウジング２に設けられた給油穴９から油が供給され
て、圧力室８の圧力を制御できるようになっている。軸
受３は薄肉リング形状部材７の内径に嵌合され、この場
合の嵌め合い公差は嵌合隙間Ｓである。この嵌合隙間Ｓ
は高速回転時に適合するように１０〜１５μmに設定し
てある。図２は、高速回転に伴い、ちょうど嵌合隙間Ｓ
が零となった状態を示している。
【００１２】また、圧力室８に圧力が作用すると薄肉リ
ング形状部材７は径方向に軸受３側に弾性変形して、軸
受３の軸受外輪３ａとの隙間はなくなる。このようにし
て低速回転域では意識的に径方向に予圧を与えて剛性の
低下を防止し、高速回転になると徐々に圧力室８の圧力
を下げて、転動体３ｃに過大な負荷が作用しないように
する。この場合の圧力の制御は空圧で行ってもよいが、
この実施例では油圧を用いている。その回路を図３に示
す。図３において、圧力室８へ油を供給する場合には、
油圧ポンプ１０に設けられたモータ１１を作用させ、油
圧ポンプ１０によって油供給源１４から逆止弁１２を通
って油を圧力室８に供給し、所定の圧力を得るには、電
磁比例圧力制御弁１３を用いて、これを作用させて所望
の圧力を得る。この油圧回路にはコック１５を介して圧
力計１６が接続されており、圧力室８の圧力がどの程度
になっているのか確認できるようになっている。この油
圧装置では、油圧ポンプ１０と電磁比例圧力制御弁１３
を用いて、任意の油圧を得ることができるようになって
いる。
ング形状部材７は径方向に軸受３側に弾性変形して、軸
受３の軸受外輪３ａとの隙間はなくなる。このようにし
て低速回転域では意識的に径方向に予圧を与えて剛性の
低下を防止し、高速回転になると徐々に圧力室８の圧力
を下げて、転動体３ｃに過大な負荷が作用しないように
する。この場合の圧力の制御は空圧で行ってもよいが、
この実施例では油圧を用いている。その回路を図３に示
す。図３において、圧力室８へ油を供給する場合には、
油圧ポンプ１０に設けられたモータ１１を作用させ、油
圧ポンプ１０によって油供給源１４から逆止弁１２を通
って油を圧力室８に供給し、所定の圧力を得るには、電
磁比例圧力制御弁１３を用いて、これを作用させて所望
の圧力を得る。この油圧回路にはコック１５を介して圧
力計１６が接続されており、圧力室８の圧力がどの程度
になっているのか確認できるようになっている。この油
圧装置では、油圧ポンプ１０と電磁比例圧力制御弁１３
を用いて、任意の油圧を得ることができるようになって
いる。
【００１３】このようにして電磁比例圧力制御弁１３を
用いて、圧力室８の圧力を可変とすることにより嵌合隙
間Ｓを制御することができる。そして、こうして制御で
きる嵌合隙間Ｓの制御を行うか否か決めるため、工作機
械のＮＣ制御装置のＮＣプログラム中の特殊命令コード
として嵌合隙間制御の有無を記述しておく。
用いて、圧力室８の圧力を可変とすることにより嵌合隙
間Ｓを制御することができる。そして、こうして制御で
きる嵌合隙間Ｓの制御を行うか否か決めるため、工作機
械のＮＣ制御装置のＮＣプログラム中の特殊命令コード
として嵌合隙間制御の有無を記述しておく。
【００１４】次に、圧力室８に与える圧力Ｐと薄肉リン
グ形状部材７の弾性変形量Ｘとの関係は図４に示すよう
に求めておくことができ、また、主軸１の回転数と嵌合
隙間Ｓとの関係は予め計算と実験により図５に示すよう
に求めておくことができる。従って、これらを工作機械
のＮＣ制御装置のＲＯＭ、ハードディスク、またはフロ
ッピーディスクなどに記憶させておき、ＮＣテープの指
令に書かれた回転数の情報に応じて、圧力室８の圧力Ｐ
を適切に設定できるようにする。この場合主軸と嵌合隙
間Ｓの設定量の関係は、図５のように連続的に可変とす
る方法と、図６に示すように段階状に変える方法とが可
能である。後者の方法の場合は電磁比例圧力制御弁１０
を用いないで、減圧弁を組み込むのみで油圧回路を構成
することができるので、コストを下げることができる。
グ形状部材７の弾性変形量Ｘとの関係は図４に示すよう
に求めておくことができ、また、主軸１の回転数と嵌合
隙間Ｓとの関係は予め計算と実験により図５に示すよう
に求めておくことができる。従って、これらを工作機械
のＮＣ制御装置のＲＯＭ、ハードディスク、またはフロ
ッピーディスクなどに記憶させておき、ＮＣテープの指
令に書かれた回転数の情報に応じて、圧力室８の圧力Ｐ
を適切に設定できるようにする。この場合主軸と嵌合隙
間Ｓの設定量の関係は、図５のように連続的に可変とす
る方法と、図６に示すように段階状に変える方法とが可
能である。後者の方法の場合は電磁比例圧力制御弁１０
を用いないで、減圧弁を組み込むのみで油圧回路を構成
することができるので、コストを下げることができる。
【００１５】図７は工作機械の主軸装置の嵌合隙間Ｓを
制御するためのフローチャートを示している。図７にお
いて、まず、数値制御装置はＮＣプログラムデータ２０
を入力され２１、これを読み込む。そして、ＮＣプログ
ラムデータには嵌合隙間Ｓを制御するかどうか特殊コー
ドで記述されているので、隙間を制御するか否かを判定
２２される。制御する場合には、表示装置２３により主
軸の現在位置や切削状態や隙間制御されることが表示さ
れる。次に、主軸回転数指令コードの検出２４により、
主軸の回転数情報をＮＣプログラムデータから読みだ
す。そして、この回転数に応じて、圧力制御による嵌合
隙間Ｓの設定２５を行う。隙間Ｓが設定されると、工具
の自動交換２６を行い、主軸が回転を開始２７し、切削
が開始２８される手順となる。切削が開始されると切削
加工が行われる。その工具による切削が終了２９したか
否かを判断し、その状態で全加工工程が終了か否かが判
定３０され、終了の場合はそのまま切削終了となり、未
終了の場合は再びＮＣプログラムデータ２０の読み込み
２１に戻る。また、隙間Ｓの制御をするか否かを判定２
２して、制御しない場合には、そのまま工具の自動交換
２６へと進み切削加工を行う。
制御するためのフローチャートを示している。図７にお
いて、まず、数値制御装置はＮＣプログラムデータ２０
を入力され２１、これを読み込む。そして、ＮＣプログ
ラムデータには嵌合隙間Ｓを制御するかどうか特殊コー
ドで記述されているので、隙間を制御するか否かを判定
２２される。制御する場合には、表示装置２３により主
軸の現在位置や切削状態や隙間制御されることが表示さ
れる。次に、主軸回転数指令コードの検出２４により、
主軸の回転数情報をＮＣプログラムデータから読みだ
す。そして、この回転数に応じて、圧力制御による嵌合
隙間Ｓの設定２５を行う。隙間Ｓが設定されると、工具
の自動交換２６を行い、主軸が回転を開始２７し、切削
が開始２８される手順となる。切削が開始されると切削
加工が行われる。その工具による切削が終了２９したか
否かを判断し、その状態で全加工工程が終了か否かが判
定３０され、終了の場合はそのまま切削終了となり、未
終了の場合は再びＮＣプログラムデータ２０の読み込み
２１に戻る。また、隙間Ｓの制御をするか否かを判定２
２して、制御しない場合には、そのまま工具の自動交換
２６へと進み切削加工を行う。
【００１６】
【発明の効果】上記のように、本発明によれば、主軸ハ
ウジングと外輪間座とのあいだに凹状の薄肉リング形状
部材を設け、この薄肉リング形状部材の凹部と主軸ハウ
ジングとで圧力室を作り、この圧力室に圧力流体をかけ
て薄肉リング形状部材を径方向に弾性変形させて、薄肉
リング形状部材と軸受外輪との嵌合隙間Ｓを調節可能と
したので、高速回転域に適合するように嵌合隙間Ｓを設
定しても、低速回転域での剛性の低下を防止することが
でき、かつ、比較的簡単な構成で主軸の回転数に応じて
適切な予圧の設定制御が可能となった。図８は本発明の
効果を示すものであり、静剛性測定結果を示している。
嵌合隙間Ｓを制御できる場合は、隙間制御がない場合と
比較して荷重の割にたわみが少なく、剛性が大きいこと
が分かる。また、本発明により、低速回転時の剛性を確
保して、かつ４００００rpmまで高速回転することが可
能となった。
ウジングと外輪間座とのあいだに凹状の薄肉リング形状
部材を設け、この薄肉リング形状部材の凹部と主軸ハウ
ジングとで圧力室を作り、この圧力室に圧力流体をかけ
て薄肉リング形状部材を径方向に弾性変形させて、薄肉
リング形状部材と軸受外輪との嵌合隙間Ｓを調節可能と
したので、高速回転域に適合するように嵌合隙間Ｓを設
定しても、低速回転域での剛性の低下を防止することが
でき、かつ、比較的簡単な構成で主軸の回転数に応じて
適切な予圧の設定制御が可能となった。図８は本発明の
効果を示すものであり、静剛性測定結果を示している。
嵌合隙間Ｓを制御できる場合は、隙間制御がない場合と
比較して荷重の割にたわみが少なく、剛性が大きいこと
が分かる。また、本発明により、低速回転時の剛性を確
保して、かつ４００００rpmまで高速回転することが可
能となった。
【図１】本発明の具体例を示す縦断面図である。
【図２】本発明の具体例を示す縦断面図である（高速回
転時）。
転時）。
【図３】圧力制御のための油圧回路図である。
【図４】圧力Ｐと薄肉リング形状部材７の弾性変形量Ｘ
との関係を示す図である。
との関係を示す図である。
【図５】主軸の回転数と嵌合隙間Ｓとの関係を示す図で
ある。
ある。
【図６】主軸の回転数と嵌合隙間Ｓとの関係を示す図で
ある（段階的に変える場合）。
ある（段階的に変える場合）。
【図７】工作機械の主軸装置の嵌合隙間Ｓを制御するた
めのフローチャートを示す。
めのフローチャートを示す。
【図８】本発明の効果を示すものであり、静剛性測定結
果を示す図である。
果を示す図である。
【図９】従来の定位置予圧型の主軸装置を示す図であ
る。
る。
１ 主軸 ２ 主軸ハウジング ３ ころがり軸受 ３ａ 軸受外輪 ３ｂ 軸受内輪 ３ｃ 転動体 ４ 内輪間座 ５ 外輪間座 ６ Ｖベルトプーリ ７ 薄肉リング形状部材 ８ 圧力室 ９ 給油穴 １０ 電磁比例圧力制御弁 １３ 油圧ポンプ
Claims (3)
- 【請求項１】 主軸を回転自在に支持するころがり軸受
と、該軸受と嵌合される主軸ハウジングおよび外輪間座
とを有する主軸装置において、前記主軸ハウジングと外
輪間座とのあいだに凹状の薄肉リング形状部材を設け、
該薄肉リング形状部材の凹部と主軸ハウジングとで圧力
室を作り、該圧力室に圧力流体を供給して薄肉リング形
状部材を径方向に弾性変形させて、薄肉リング形状部材
と軸受外輪との嵌合隙間を調節可能としたことを特徴と
する高速主軸装置。 - 【請求項２】 請求項１において、圧力流体を電磁圧力
制御弁を用いて所定の作動圧力を発生させるようにし、
前記圧力室に圧力を作用させて嵌合隙間を可変可能なら
しめるようにして、工作機械のＮＣ制御装置のＮＣプロ
グラム中の特殊命令コードとして嵌合隙間制御の有無を
記述するようにしたことを特徴とする高速主軸装置。 - 【請求項３】 請求項２において、圧力室の圧力とその
時の薄肉リング形状部材の弾性変形の量を予めデータと
して測定し、これを工作機械のＮＣ制御装置のＲＯＭ、
ハードディスク、またはフロッピーディスクなどに記憶
させておき、ＮＣテープの指令に書かれた回転数の情報
に応じて、圧力室の圧力を適切に設定するようにしたこ
とを特徴とする高速主軸装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3296971A JPH05138408A (ja) | 1991-11-13 | 1991-11-13 | 高速主軸装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3296971A JPH05138408A (ja) | 1991-11-13 | 1991-11-13 | 高速主軸装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05138408A true JPH05138408A (ja) | 1993-06-01 |
Family
ID=17840577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3296971A Withdrawn JPH05138408A (ja) | 1991-11-13 | 1991-11-13 | 高速主軸装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05138408A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002027201A1 (de) * | 2000-09-23 | 2002-04-04 | Wafios Aktiengesellschaft | Einrichtung zur führungsspielreduzierung und/oder vorspannungsänderung bei rundführungen |
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| JP2010190346A (ja) * | 2009-02-19 | 2010-09-02 | Nsk Ltd | 軸受装置、及び工作機械の回転テーブル並びにスピンドル装置 |
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| DE102017212276A1 (de) | 2016-07-19 | 2018-01-25 | Okuma Corporation | Hauptspindelvorrichtung einer Werkzeugmaschine |
-
1991
- 1991-11-13 JP JP3296971A patent/JPH05138408A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990204 |