JPH0529603U - 主軸装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 工作機械の回転主軸に設けられたベアリング
の予圧調節装置を簡易な構造で実現する。 【構成】 回転主軸３１の外周にテーパ面を有するスペ
ーサ５６，５７が嵌合され、ストッパ５８，５９が設け
られている。予圧調節リング５０，５１は、スペーサ５
６，５７とストッパ５８，５９との間に形成される溝６
０，６１に嵌合する凸部５２，５３を有し、この凸部５
２，５３の外周に錘り部５４，５５が一体に形成されて
いる。 【効果】 回転主軸３１の回転数の上昇に伴って、錘り
部５４，５５に作用する遠心力が増加し、凸部５２，５
３が溝６０，６１から抜け出る方向に移動し、この移動
により、ベアリング３２，３３の内輪３６やスペーサ５
６，５７の熱膨張を許容する。これにより、内輪３６の
予圧の増加を緩和して、ベアリング３２，３３の焼き付
きを防止できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、回転主軸に設けられたベアリングの予圧調節のための構造に改良 を施した主軸装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

図２は従来の主軸装置の一例を示す断面図である。工作機械の基体（図示略） に設けられて回転主軸１が挿通されるハウジング４の一端に、ケーシング５が装 着されており、このケーシング５の中心に、回転主軸１が、アンギュラコンタク ト型のベアリング２，３を介して回転自在に支持されている。２つのベアリング ２，３との間には、各々の内輪６又は外輪７に両端が圧接する円筒状のスペーサ ８，９が介装されている。

【０００３】 ベアリング２の外輪７の図中右端面は、ボルト１０によりケーシング５に取付 けられたベアリングキャップ１１によって図中左方へ押圧されている。ベアリン グ３の外輪７の左端面は、ケーシング５の内周に形成された段部１２によって図 中右方へ押圧されている。また、ベアリング２の内輪６の右端面は、回転主軸１ の先端に形成された大径部１Ａによって図中左方へ押圧されている。他方のベア リング３の内輪６の左端面は、回転主軸１外周に嵌合固着された円環状のベアリ ングストッパ１３によって図中右方へ押圧されている。

【０００４】 そして、各ベアリング２，３の内輪６には、内側のスペーサ８と大径部１Ａと ベアリングストッパ１３とによって予圧が加えられている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、前記従来例にあっては、回転主軸１が高速回転する場合には、 高速回転に伴う摩擦熱によってベアリング２，３やスペーサ８，９及びベアリン グストッパ１３等が熱膨張するため、ベアリング２，３に加わる予圧が増加して しまう。この予圧の増加により、ベアリング２，３のボールＢと内輪６及び外輪 ７との間の摩擦が増大して発熱するため、ベアリング２，３の焼き付きを生じる おそれがある。

【０００６】 ここで、このような高速回転時の予圧増加を防止するために、従来、図３に示 すような予圧調節装置が提案されている。これは、ケーシング５とベアリング３ との間に、軸方向に摺動可能な円筒状の押圧環１７を設け、この押圧環１７の後 方（図中左方）に摺動環１８を配置し、この摺動環１８の後方に固定環１９を配 置した構造である。押圧環１７と摺動環１８は、ストッパ２０の外周に摺動可能 に嵌合しており、ストッパ２０の後端は固定環１９の内周に固着している。押圧 環１７と摺動環１８との間に形成された第１油圧室２１、及び摺動環１８と固定 環１９との間に形成された第２油圧室２２には、ケーシング５内に形成された油 路２３，２４が連通しており、外部から油圧の供給及び排出が行われる。

【０００７】 そして、回転主軸１の低速回転時には、第１油圧室２１のみに油圧を供給する ことにより、押圧環１７の衝突面２５がストッパ２０の第１段部２０Ａに当接す るまでの長さＱ1 だけ押圧環１７が前進し、ベアリング３の外輪７に大きな予圧 を与える。中速回転時には、第２油圧室２２のみに油圧を供給することにより、 摺動環１８の衝突面２６が第２段部２０Ｂに当接するまでの長さＱ2 （ここで、 Ｑ2 ＜Ｑ1 である）だけ押圧環１７が前進し、外輪７に低速回転時よりも小さな 予圧を与える。回転主軸１の高速回転時には、第１及び第２油圧室２１，２２か ら油圧を排出することにより、図３に示すように押圧環１７が最後方の位置に移 動するため、外輪７に加わる予圧は最も小さくなる。

【０００８】 このように、図３に示した従来例は、回転主軸１の回転数の大小に対応して、 ３段階に外輪７の予圧を調節することができるものであるが、構造が複雑である し、さらに細かな予圧調節をするためには、摺動環１８の数とストッパ２０の段 部を増加させなければならず、製造コストの増大を招くことになる等の不具合を 有している。また、予圧が段階的に調節される構成のため、予圧を切替える直前 では外輪７に加わる予圧が大きくなるため、ベアリング２，３の膨張のために転 がり摩擦が増大して、ベアリング２，３が加熱したり、回転主軸１の回転速度が 変動したりするおそれもある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

前記課題を解決するために本考案は、工作機械の基体に設けられたケーシング 内に回転主軸がベアリングを介して回転自在に支持された主軸装置において、前 記回転主軸の外周に嵌合され、一側面が前記ベアリングの内輪の側面に圧接し、 他側面がケーシングに向かってベアリング側に傾斜するテーパ面となっている円 環状のスペーサと、該スペーサのテーパ面から回転主軸の軸線方向に間隔を有し て回転主軸の外周に径方向に突出するように設けられたストッパと、該ストッパ 及び前記テーパ面との間に形成された溝内に嵌入し、前記テーパ面に面接触する テーパ面が形成された凸部を有し、該凸部外周に連続して形成された円環状の錘 り部を有する予圧調節リングとを具備するものである。

【００１０】 前記ベアリングは、回転主軸をケーシング内において回転自在に支持するもの であり、回転主軸外周に直接嵌合されるか、又は回転主軸外周に嵌合されたスリ ーブを介して間接的に嵌合されたものである。 前記スペーサとストッパと予圧調節リングは、ベアリングの一端側と他端側に 一対設けても良いし、一端側を固定して他端側のみに設けても良い。

【００１１】 凸部の一側面には、スペーサの一側面に形成されたテーパ面に面接触するテー パ面が形成されている。また、凸部の他側面は、ストッパに圧接しているが、こ れもストッパの圧接面をテーパ面として、凸部にもこれに対応するテーパ面を形 成しても良い。

【００１２】

【作用】

前記スペーサと予圧調節リングの凸部とストッパとによりベアリングの内輪に 予圧が与えられている。そして、回転主軸の回転数が増加するに伴って、予圧調 節リングの錘り部の遠心膨張量が増加する。この錘り部の遠心膨張は、凸部がス ペーサとストッパとの間の溝から抜け出る方向に発生するため、凸部が抜け出た 分だけ溝の間隔を短縮できる。すなわち、凸部が溝から抜け出る方向へ移動する ことにより、ベアリングの内輪の熱膨張による予圧増加を逃がすことができる。 凸部が溝から抜け出る量は回転主軸の回転数に比例するため、回転主軸の回転数 の増減に対応して内輪の予圧を適切に調節することができる。従って、回転主軸 を支障無く高速回転させることが可能となる。

【００１３】 また、簡単な構造の予圧調節リングを付加することで実現できるため、製造コ ストの面においても経済的である。

【００１４】

【実施例】

図１は、本考案に係る主軸装置の一実施例の構成を示す断面図である。工作機 械の基体（図示略）に設けられて回転主軸３１が挿通されるハウジング３４の一 端に、ケーシング３５がボルト４７により固定されており、このケーシング３５ の中心に、回転主軸３１が２つのベアリング３２，３３を介して回転自在に支持 されている。ベアリング３２，３３との間には、各々の内輪３６又は外輪３７に 両端が圧接する同心円筒状のスペーサ３８，３９が介装されている。

【００１５】 ベアリング３２の外輪３７の図中右端面は、ボルト４０によりケーシング３５ に取付けられたベアリングキャップ４１によって図中左方へ押圧されている。ベ アリング３３の外輪３７の左端面は、ケーシング３５の内周に形成された段部４ ２によって図中右方へ押圧されている。 ベアリング３２の内輪３６の図中右端面には、回転主軸３１に嵌合された小幅 円環状のスペーサ５６の図中左側面が圧接している。このスペーサ５６の右側面 は、ベアリングキャップ４１に向かってベアリング３２側に傾斜するテーパ面と なっている。このスペーサ５６の前方には、回転主軸３１の先端に形成された大 径部３１Ａの後面が対向しており、この大径部３１Ａの後面は、回転主軸３１の 外周に径方向に突出するストッパ５８となっている。

【００１６】 他方のベアリング３３の内輪３６の図中左面には、回転主軸３１に嵌合された 小幅円環状のスペーサ５７の図中右側面が圧接している。このスペーサ５７の左 側面は、ケーシング３５に向かってベアリング３３側に傾斜するテーパ面となっ ている。このスペーサ５７の後方には、円環状のストッパ５９が、回転主軸３１ の外周に嵌合固着されている。

【００１７】 スペーサ５６，５７とストッパ５８，５９との間に形成された溝６０，６１に は、予圧調節リング５０，５１の凸部５２，５３が嵌合している。この凸部５２ の後面若しくは凸部５３の前面は、スペーサ５６，５７のテーパ面に面接触する テーパ面５０Ａ，５１Ａとなっており、凸部５２の前面はストッパ５８に当接し 、凸部５３の後面はストッパ５９に当接している。また、予圧調節リング５０， ５１は、凸部５２，５３外周に連続して形成された円環状の錘り部５４，５５を 有している。錘り部５４，５５は、遠心力を生じ易い厚さと幅を有している。こ の錘り部５４とベアリングキャップ４１との間、又は錘り部５５とケーシング３ ５との間には、予圧調節リング５０，５１の遠心膨張を許容するための空間６２ ，６３が形成されている。この予圧調節リング５０，５１は、回転主軸３１の停 止時又は低速回転時には、凸部５２，５３が溝６０，６１内に圧嵌して、凸部５ ２，５３の内周面が回転主軸３１外周面に接しており、これによりベアリング３ ２，３３の内輪３６に所定の予圧を与えるように作用している。

【００１８】 図中左方に現れている部分はビルトインモータであり、回転主軸３１外周にス リーブ４４を介して固着されたロータ４５と、ハウジング３４の内周に固定され てロータ４５に対向配置されたステータ４６とから構成されている。このビルト インモータは、ステータ４６に交流電流を供給することにより、ロータ４５に回 転トルクを発生させて回転主軸３１を回転させるものである。

【００１９】 このように構成された本実施例の作用を以下に説明する。 回転主軸３１の低速回転時には、予圧調節リング５０，５１の凸部５２，５３ の内周面が回転主軸３１外周面に接する位置まで溝６０，６１内に嵌入して、ベ アリング３２，３３の内輪３６に低速回転時における所定の予圧が加えられてい る。そして、回転主軸３１の回転速度が上昇していくと、予圧調節リング５０， ５１の錘り部５４，５５は遠心力により遠心膨張し、凸部５２，５３が溝６０， ６１から抜け出る方向へ移動する。

【００２０】 一方、回転主軸３１の回転数が増加すると、摩擦熱によりスペーサ３８，３９ やベアリング３２，３３の内輪３６が膨張する。この膨張によりスペーサ５６， ５７は、内輪３６に押されて溝６０，６１の幅を狭めようとする。このとき、前 記のように溝６０，６１から凸部５２，５３が抜け出る方向へ移動するため、こ の凸部５２，５３が抜け出る方向へ移動した分だけスペーサ５６，５７の移動を 許容する。また、熱膨張したスペーサ５６，５７によりテーパ面５０Ａ，５１Ａ に斜め方向に押圧力が加わり、この力も凸部５２，５３が溝６０，６１から抜け 出る方向に作用する。これにより、回転主軸３１の回転数の増加に伴って内輪３ ６が膨張しても、スペーサ５６，５７が内輪３６の膨張を許容する方向に移動す ることができる。従って、内輪３６の膨張により予圧が必要以上に高くなってベ アリング３２，３３が摩擦熱により焼き付くことを防止できる。

【００２１】 また、回転主軸３１が高速回転になるほど内輪３６の膨張量が増大するが、凸 部５２，５３が溝６０，６１から抜け出る量、すなわちスペーサ５６，５７の移 動を許容する量は回転主軸３１の回転数に比例しているため、内輪３６の膨張量 変化に対応してスペーサ５６，５７の移動の許容量も変化するため、予圧が適正 値以下に低下することも無い。また、スペーサ５６，５７の移動許容量が回転主 軸３１の回転数に比例して連続的に変化することにより、図３に示したような段 階的に予圧を調節する構造のもののように、予圧の切替え直前で予圧が大きく変 化することが無いため、回転主軸３１を円滑に高速回転させることができる。

【００２２】 この回転主軸３１の回転数と凸部５２，５３が溝６０，６１から抜け出る量と の関係は、錘り部５４，５５の質量や形状、又はテーパ面５０Ａ，５１Ａの傾斜 角等によって決まるため、回転主軸３１の回転数の上昇に対して常に予圧を一定 に維持するようにすることや、或いは、ベアリング３２，３３の焼き付きが生じ ない範囲で回転主軸３１の回転数の上昇に伴って予圧を増減させることも可能で ある。また、溝６０，６１の幅と凸部５２，５３の幅とを調節することにより、 凸部５２，５３を回転主軸３１の軸方向へ挟持する力が変化するため、予圧調節 リング５０，５１の遠心膨張により凸部５２，５３が溝６０，６１から抜け出し を開始するときの回転主軸３１の回転数を可変設定することもできる。

【００２３】 なお、本考案は、前記実施例に限定されるものでは無く、ベアリングを介して 回転主軸が支持された構造の主軸装置であれば、広く適用可能であることは言う までも無い。

【００２４】

【考案の効果】

以上詳細に説明したように、本考案は、回転主軸の外周に嵌合されてテーパ面 を有するスペーサと回転主軸外周に突設されたストッパとの間に形成される溝に 嵌合する凸部を有する予圧調節リングによりベアリングの内輪に与えられる予圧 を調節する構成としたことによって、回転主軸の回転数が増加するに伴って、予 圧調節リングの錘り部の遠心膨張量が増加して、ベアリングの内輪の熱膨張によ る予圧増加を逃がすことができる。従って、回転主軸が高速回転してベアリング の予圧増加により発生する摩擦熱によってベアリングが焼き付くことを防止でき る。

【００２５】 また、本考案は、簡単な構造の予圧調節リングを付加することで実現できるた め、製造コストの面においても経済的である。 さらに、本考案は、予圧の調節を回転主軸の回転数の変化に対応して連続的に 行う構成であるため、予圧の調節を段階的に行う場合に比して、回転主軸の回転 数の変動が少ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る主軸装置の一実施例の構成を示す
断面図である。

【図２】従来の主軸装置の一例の断面図である。

【図３】予圧の調節装置を備えた従来の主軸装置の一例
における予圧調節装置部分を示す断面図である。

【符号の説明】

３１…回転主軸 ３２，３３…ベアリング ３４…
ハウジング ３５…ケーシング ３６…内輪 ３７…外輪 ５０，５１…予圧調節リング ５０Ａ，５０Ｂ…テー
パ面 ５２，５３…凸部 ５４，５５…錘り部 ５６，５
７…スペーサ ５８，５９…ストッパ ６０，６１…溝

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】工作機械の基体に設けられたケーシング内
   に回転主軸がベアリングを介して回転自在に支持された
   主軸装置において、 前記回転主軸の外周に嵌合され、一側面が前記ベアリン
   グの内輪の側面に圧接し、他側面がケーシングに向かっ
   てベアリング側に傾斜するテーパ面となっている円環状
   のスペーサと、 該スペーサのテーパ面から回転主軸の軸線方向に間隔を
   有して回転主軸の外周に径方向に突出するように設けら
   れたストッパと、 該ストッパ及び前記テーパ面との間に形成された溝内に
   嵌入し、前記テーパ面に面接触するテーパ面が形成され
   た凸部を有し、該凸部外周に連続して形成された円環状
   の錘り部を有する予圧調節リングとを具備することを特
   徴とする主軸装置。