JPH05228769A - トラクションドライブ変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】駆動トルクの低い軸受を用いることにより、発
熱を極力抑制した且つ構造の簡単なトラクションドライ
ブ変速装置を提供する。 【構成】入出力軸のうちの一方の軸に遊星ローラが支持
され、他方の軸は太陽ローラと一体であるトラクション
ドライブ変速装置において、その遊星ローラは一方の軸
に固定された玉軸受を備えている。玉軸受は低トルク，
低発熱であり、装置全体の温度上昇が低くできて、工作
機械に使用した場合の加工精度の低下を防止でき、軸受
取付構造も簡単になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、工作機械の主軸に連
結して用いられる増速スピンドル装置をはじめとするト
ラクションドライブ変速装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のトラクションドライブ変
速装置としては、例えば図７に示すような増速スピンド
ル装置が知られている。このものは、工作機械の主軸な
どに連結される一方の軸を入力軸１とし、その回転をト
ラクション伝動機構３を介して増速して他方の軸である
出力軸２に伝達し、その出力軸２に装着される研削砥石
のような工具を高速回転させるようにしたものである。

【０００３】トラクション伝動機構３は、入力軸１にス
ラストニードル軸受４およびラジアルニードル軸受５を
介して支持された複数個の遊星ローラ６と、その遊星ロ
ーラ６の公転中心に配設されて転がり−すべり接触し摩
擦伝動（トラクション）で駆動される太陽ローラ７を有
しており、この太陽ローラ７と出力軸２が一体となって
いる。しかして、駆動側である遊星ローラ６の駆動力を
従動側の太陽ローラ７に摩擦伝動で伝達するには、両ロ
ーラの接触点に法線力を与えることが必要である。その
法線力は、遊星ローラ６とハウジング８との間にテーパ
状の外周面９ａを有する外輪間座９を介装し、この外輪
間座９を軸方向に押し込むことにより内方に弾性変形さ
せて各ローラ６，７を径方向に予圧することにより発生
させている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のトラクショ
ンドライブ変速装置にあっては、トラクション伝動機構
３の遊星ローラ６が、スラストニードル軸受４およびラ
ジアルニードル軸受５を介して支持されている。しかし
ながら、ニードル軸受は動トルクが大きいため、回転中
に発熱して温度が上昇し、最悪の場合には軸受の焼き付
けを起こして破損するおそれがある。また、軸受の発熱
はスピンドル装置全体の発熱に影響を及ぼし、ひいては
これを取りつけた工作機械の加工精度を低下させる要因
ともなる。更には、スラストニードル軸受４とラジアル
ニードル軸受５とをそれぞれ使用するため軸受取付構造
が複雑になる等、種々の問題点が生じていた。

【０００５】そこでこの発明は、このような従来の問題
点に着目してなされたものであり、ニードル軸受より駆
動トルクの低い軸受を用いることにより、発熱を極力抑
制し且つ構造の簡単なトラクションドライブ変速装置を
提供して上記従来の問題点を解決することを目的として
いる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、入力軸の回
転を変速して出力軸に伝達するトラクション伝動機構を
備え、該トラクション伝動機構は一方の軸に支持された
遊星ローラと、遊星ローラの公転中心に配設されると共
に他方の軸と一体の太陽ローラとを有しているトラクシ
ョンドライブ変速装置に係り、その遊星ローラは一方の
軸に固定された玉軸受を備えていることを特徴とする。

【０００７】

【作用】玉軸受はニードル軸受より低トルクであるか
ら、軸受からの発熱が低減され、スピンドル装置全体の
温度上昇が低くなる。したがって、工作機械に使用した
場合、熱膨張に起因する加工精度の低下を防止できる。
また、玉軸受はラジアル荷重とスラスト荷重との両方向
の荷重を支持可能であり、したがって軸受取付構造が簡
単になる。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。なお、従来と同一または相当部分には同一の符
号を付してある。図１は、この発明の一実施例の増速ス
ピンドル装置の縦断面図であり、一方の軸である入力軸
１と他方の軸である出力軸２との間に、入力軸１の回転
を増速して出力軸２に伝達するトラクション伝動機構３
が介装されている。入力軸１は、例えば図示されない工
作機械の主軸に連結されるもので、アンギュラ玉軸受か
らなる入力側の軸受１１を介してハウジング８の上部に
支承されている。ハウジング８の上端面にはベアリング
押さえ蓋１２が取付けられている。出力軸２は、例えば
研削砥石などの工具が連結されるもので、アンギュラ玉
軸受からなる出力側の軸受１３を介してハウジング８の
下部に支承され、下方への変位を阻止する中間支承つば
２ａを介して、太陽ローラ７と同軸に一体に連なってい
る。ハウジング８の下端面には、ベアリング押さえ蓋１
４が取付けられている。

【０００９】トラクション伝動機構３の遊星ローラ６
は、入力軸１に取付けられた遊星ローラ支持リング１５
に支持されている。その遊星ローラ支持リング１５は肉
厚円筒形状に形成されており、外輪間座９の円筒形の内
周面９ｂとハウジング８の中心の円柱状の太陽ローラ７
との間に形成された環状空間内に配設され、一端（上
端）が入力軸１の端部に一体回転可能に固定して取付け
られている。そして、円周を３等分した３ヵ所に遊星ロ
ーラ収納スペースが形成されいて、各スペース内に１個
づつの遊星ローラ６がそれぞれ遊嵌されている。遊星ロ
ーラ支持リング１５の肉厚は遊星ローラ６の外径より小
さくされており、したがって遊星ローラ６の外面は遊星
ローラ支持リング１５の内外面からはみ出し、外輪間座
９の内周面９ｂと太陽ローラ７の外面７ａとにそれぞれ
接触している。各遊星ローラ６には上下に突出した回転
支軸１７を設け、一方、遊星ローラ支持リング１５には
軸受孔１８を形成してこれに軸受１９を嵌着して固定
し、この軸受１９で回転支軸１７をラジアル及びアキシ
ャル方向に支承することにより、支軸１７と軸受１９と
を備えた遊星ローラ６は遊星ローラ支持リング１５に支
持されている。

【００１０】この実施例では、遊星ローラ６の軸受１９
に、ミニアチュアタイプの深溝玉軸受を、予圧を作用さ
せないで用いている。遊星ローラ一個につき、二個一組
として上下に二組、計４個を用いている。ここで、遊星
ローラ６の軸受１９の内部すきまについて考察すると、
遊星ローラ６の軸受１９は遊星ローラ支持リング１５の
軸受孔１８に嵌合して装着され、遊星ローラ支持リング
１５のピッチ円上に配置されている。これにより、遊星
ローラ６は外輪間座９の内周面９ｂと太陽ローラ７の外
面７ａとの間の環状空間に位置し、外輪間座９と遊星ロ
ーラ６との接触部および遊星ローラ６と太陽ローラ７と
の接触部において、一定の締め代をもって組み立てられ
る。この締め代により、各接触部には内向きと外向きの
反対方向の法線力が作用する。この両法線力は相等しい
大きさを有して釣り合うことが望ましい。

【００１１】しかしながら、各部品の寸法には加工誤差
によるばらつきが存在するから、実際には等しくはなり
にくく、その差を遊星ローラ６の軸受１９で支えること
になる。いま、外輪間座９と太陽ローラ７の径を設定す
るに際して、遊星ローラ６のピッチ円径を考慮すること
により、遊星ローラ６の軸心は上記内外の法線力の差が
ゼロになるようにその軸受１９の内部すきま（ラジアル
すきま）の範囲内で任意に移動可能である。実際の遊星
ローラ６及び太陽ローラ７の真円度は0.3 〜2μｍ程
度、寸法誤差は約5 〜10μｍであり、このことから玉軸
受１９の内部すきまは最低５μｍ以上必要で、５μｍ未
満では構成部品の形状誤差を吸収できない。一方、内部
すきまが２０μｍを越えると、遊星ローラ６の軸が回転
進行方向に傾く現象すなわちスキューが発生して、軸受
摩擦が増大する。そこで、遊星ローラ６の軸受１９の内
部すきまの適性値は５〜２０μｍである。

【００１２】なお、ハウジング８の上面には回り止めピ
ン２０が螺着されており、増速スピンドル装置を工作機
械に取付けて使用する際に、ハウジング８を回り止めす
る。また、太陽ローラ７の上端部は、ラジアルボールベ
アリング２１を介して回転自在に入力軸１の下部の軸心
に支持されている。次に作用を述べる。

【００１３】入力軸１を工作機械の主軸に嵌着すると共
に、回り止めピン２０を工作機械のピン穴に差し込んで
増速スピンドル装置を取付け、出力軸２の先端には、例
えば研削砥石のような工具を装着する。工作機械の主軸
の回転は、入力軸１を介してトラクション伝動機構３の
遊星ローラ支持リング１５に伝達される。遊星ローラ支
持リング１５が回転すると、これに支承されている遊星
ローラ６が、遊星ローラ支持リング１５と同回転速度で
太陽ローラ１１の周囲を公転する。この公転と同時に、
各遊星ローラ６は外輪間座９に内接しつつ回転支軸１７
を軸に自転する。この自転速度は遊星ローラ６の直径と
外輪間座９の直径の比率に応じて定まる。この遊星ロー
ラ６の公転と自転で太陽ローラ７が回転駆動される。太
陽ローラ７の回転速度は、遊星ローラ６の公転速度並び
に外輪間座９と太陽ローラ７との直径の比率により定ま
る。かくして、太陽ローラ７は入力軸１を取付けた工作
機械の主軸の回転速度より増速されて回転する。この太
陽ローラ７の回転は、直接に出力軸２の回転になる。

【００１４】この実施例の遊星ローラ６の軸受１９は玉
軸受であるから、ニードル軸受（特にスラストニードル
軸受）に比べて低トルクであり、回転中の発熱が少な
い。図２は、図１に示す玉軸受を使用した増速スピンド
ル装置とニードル軸受を使用した従来のものとについて
行った温度上昇実験の結果をグラフにしたものである。
測定個所はトラクション伝動機構３の外輪間座９であ
る。遊星ローラの軸受１９にニードル軸受を使用したも
のは回転数の増大とともに温度が急上昇しているのに対
して、玉軸受を使用した本発明品は大した温度上昇がみ
られず、低トルク，低発熱の効果が顕著に認められる。

【００１５】また図３は、玉軸受を使用した本実施例の
増速スピンドル装置の耐久試験を、出力軸２の回転速度
２００００ｒｐｍで行った場合の外輪間座９の温度上昇
測定結果を示すグラフである。これから、遊星ローラの
軸受１９に玉軸受を用いたものは、高速回転で連続２０
００時間以上運転しても、その温度上昇は低く安定して
いることがわかる。

【００１６】この実施例によれば、このようにトラクシ
ョン伝動機構３における温度上昇が低減される。その結
果、増速スピンドル装置全体の温度上昇も抑制されて、
ひいてはこれを取りつけた工作機械の加工精度の低下を
防止できる。また、玉軸受でラジアル及びスラスト両方
向の軸受荷重を支持できるから、遊星ローラ６の支持構
造が従来のラジアルニードル軸受およびスラストニード
ル軸受をそれぞれに組付けた場合より簡単にできる。

【００１７】図４に他の実施例を示す。この実施例は、
各遊星ローラ６をそれぞれ中空の円筒状に加工し、その
中空内部に、遊星ローラの軸受１９として二個のミニア
チュア深溝玉軸受１９を圧入したもので、この遊星ロー
ラ６を支持する支軸１７は遊星ローラ６とは別体にして
玉軸受１９の軸心に取付けるとともに、支軸１７の両端
を遊星ローラ支持リング１５に嵌合して支持するように
した点が上記の実施例とは異なる。

【００１８】遊星ローラ６と支軸１７とを別部品にした
ことにより、遊星ローラ６の軸受１９の使用個数を減ら
すことができる。その結果、軸受の温度上昇が上記実施
例より更に低減され、且つ構造も一層簡単になる利点が
ある。なお、遊星ローラ６の軸受１９を、深溝玉軸受か
らアンギュラ玉軸受に置き換えると、遊星ローラ６のス
キューによるスラスト力に対する支持能力が増加する。

【００１９】図５に更に他の実施例を示す。この実施例
は、各遊星ローラ６は軸受１９のみからなっている。す
なわち、深溝玉軸受の外輪１９ａの外面を遊星ローラの
ローラ外面として機能させている。軸受１９は遊星ロー
ラ支持リング１５に固定された支軸１７に支持されてい
る。一個の遊星ローラは前述の実施例より大きな深溝玉
軸受１個のみを用いて構成されており、第１，第２の各
実施例に比べて構造がより簡単である。また、小型の軸
受を用いれば増速スピンドル装置全体を小型化すること
もできる。なお、軸受１９として、深溝玉軸受に代えて
二個一対の組合せアンギュラ玉軸受を使用することが上
記実施例と同様に可能である。ただしこの場合には、背
面組合せ（ＤＢ組合せ）又は正面組合せ（ＤＦ組合せ）
で使用する。

【００２０】図６は、図５に示したトラクション伝動機
構３の構造を、増・減速装置に適用した例である。他方
の軸としての小径の軸１と、一方の軸としての大径の軸
２とが、玉軸受１９自体で遊星ローラ６が形成されてい
るトラクション伝動機構３を介して接続されており、入
力回転速度を所定の回転比で増・減速して出力する。す
なわち、小径の軸１を入力軸とすれば、大径の軸２が出
力軸となり、減速される。反対に、大径の軸２を入力軸
とすれば、小径の軸１が出力軸となり増速される。この
実施例の場合、遊星ローラ支持リング１５は使用され
ず、遊星ローラとしての玉軸受１９は軸２と一体の支軸
１７に嵌着して取付けられている。作用・効果は図５の
実施例とほぼ同様である。

【００２１】なお、上記の各実施例は、トラクション伝
動機構３の法線力負荷手段（予圧機構）として、外周面
９ａをテーパ状にした外輪間座９を有するものを示した
が、その他、例えば、断面がＵ字形状の弾性変形可能な
外輪間座を使用したものでも良い。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明のトラク
ションドライブ変速装置は、遊星ローラを支持する軸受
に低トルク，低発熱の玉軸受を用いたため、トラクショ
ン伝動機構３および変速装置全体の運転時の温度上昇が
低くなり、その結果、軸受の焼き付け，破損ひいてはト
ラクションドライブ変速装置を取付けた工作機械の加工
精度の低下等が防止できる。更には、軸受取付構造が簡
単で保守も容易になるなど、種々の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の断面図である。

【図２】図１に示すものの回転速度と温度上昇との関係
を、従来と比較して表したグラフである。

【図３】図１に示すものの連続運転時の温度状態を表し
たグラフである。

【図４】本発明の他の実施例の断面図である。

【図５】本発明の更に他の実施例の断面図である。

【図６】図５に示すものの応用例の断面図である。

【図７】従来のトラクションドライブ変速装置の一例の
断面図である。

【符号の説明】

１ 入力軸 ２ 出力軸 ３ トラクション伝動機構 ６ 遊星ローラ ７ 太陽ローラ １９ 軸受

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力軸の回転を変速して出力軸に伝達す
   るトラクション伝動機構を備え、該トラクション伝動機
   構は一方の軸に支持された遊星ローラと、遊星ローラの
   公転中心に配設されると共に他方の軸と一体の太陽ロー
   ラとを有しているトラクションドライブ変速装置におい
   て、 前記遊星ローラは一方の軸に固定された玉軸受を備えて
   いることを特徴とするトラクションドライブ変速装置。