JPH0533772Y2 - - Google Patents

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主軸軸受の予圧調整装置に
関するものである。

従来の技術 従来工作機械の主軸軸受に予圧を与える方法と
しては一定の予圧量を付与しただけの単純な機構
のものが多かつた。最近では主軸の高速化や重切
削等の生産性の追求及び仕上面精度の向上等の要
望が強く、この苛酷な使用条件に対応するために
主軸軸受の予圧量を可変にして常時適正値を保つ
必要が生じてきた。可変予圧を与える予圧調整装
置として公知のものは特開昭61−127922号、実開
昭62−85302号のように、軸受の温度変化又は回
転数変化に対応して変化する電圧を電歪素子に供
給し、電歪素子の厚さを連続的に変化させて外輪
または内輪を軸方向に移動させ、軸受を適正予圧
に自動調整するものがある。

考案が解決しようとする課題 従来の技術で述べた特開昭61−127922号、実開
昭62−85302号のものは外輪または内輪を直接軸
方向に移動させて予圧調整するもので例えば研削
盤の内研軸の軸受のようにラジアル荷重とスラス
トの荷重を同一軸受で受持つアンギユラコンタク
ト形球軸受だけで構成されている場合には極めて
都合がいいが、マシニングセンタ、旋盤等の主軸
軸受のようにラジアル荷重用として円筒ころ軸受
を使用し、主としてスラスト荷重用としてアンギ
ユラコンタクト形球軸受を組合わせて構成された
軸受に対しては、主体のラジアル用軸受の予圧調
整ができないという問題点を有していた。

本考案は従来の技術の有するこのような問題点
に鑑みなされたものであり、その目的とするとこ
ろはスラスト用軸受とラジアル用軸受とを同時に
適正予圧に調整可能な予圧調整装置を提供しよう
とするものである。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するために、本考案における軸
受予圧調整装置は、回転軸のスラスト用軸受の外
輪または内輪を移動して予圧をかける第１電歪素
子と、前記回転軸のラジアル用軸受の外輪外周に
設けられ軸方向の力により半径方向に変位を生じ
る荷重方向変換部材と、該荷重方向変換部材に軸
方向に作用して外輪の径を変化させ前記ラジアル
用軸受に予圧を与える第２電歪素子と、前記回転
軸の回転数等の軸受使用状態に対応して前記第１
電歪素子及び第２電歪素子に積極的に寸法変化を
起こさせる入力を与え適正予圧とする入力手段と
を含んでなり、スラスト用軸受とラジアル用軸受
の予圧調整を総合的に行うものである。

作 用 スラスト用軸受の外輪用デイスタンスカラー間
に設けられた第１電歪素子とラジアル用軸受の外
周に設けられた荷重方向変換部材に隣接する第２
電歪素子とに、入力手段により軸受の使用条件に
対応した電圧が印加されると、第１電歪素子及び
第２電歪素子の巾（軸方向の寸法）が変化し、第
１電歪素子によつてスラスト用軸受の外輪が軸方
向に移動して、組立時に少なめに設定されていた
スラスト用軸受の予圧量を使用条件に対し適正量
に調整する。同時に第２電歪素子によつて荷重変
換部材のピストンを押圧し、シリンダ内に封入さ
れた流体によつてシリンダ内壁を円周方向に歪ま
せ、軸受外輪の径を変化させ、ラジアル用軸受の
組立時に少なめに設定されていた予圧量を適正量
に調整する。

また上述のピストン及びシリンダに代わり蛇腹
形リングを用い、第２電歪素子の軸方向の押圧力
を円周方向に変換して軸受外輪の径を変化させ、
ラジアル用軸受の予圧量を適正量に調整すること
もできる。

実施例 実施例について図面を参照して説明する。第１
図、第２図において、旋盤、マシニングセンタ等
の主軸１を軸承する主としてスラスト用の軸受
２，３の内輪２ａ，３ａはデイスタンスカラー４
を介して主軸１に一定間隔で固定されており、外
輪２ｂ，３ｂはデイスタンスカラー５，６及びそ
の中間にカラー状の電歪素子例えば圧電素子７を
介して主軸台８に嵌着した軸受ハウジング９に固
定されていて、ハウジング９内を挿通されたリー
ド線１０により圧電素子７に電圧が印加されるよ
うになつており、圧電素子７は印加電圧に比例し
て軸方向に変位し、デイスタンスカラー５，６が
軸方向に移動する。またラジアル用軸受１２の内
輪１２ａは主軸１外周のゆるやかなテーパ部に固
定されており、外輪１２ｂはハウジングの口元大
径穴９ａに嵌挿される後述の荷重方向変換部材及
びカラー状の圧電素子１３を介して軸受ハウジン
グ９に固定されている。そして圧電素子１３には
ハウジング９内を挿通されたリード線１４により
電圧が印加されるようになつており、圧電素子１
３は印加電圧に比例して軸方向に変位する。そし
て圧電素子１３は右端位置が前蓋１５によつて固
定されているので一方的に荷重方向変換部材を押
圧するようになつている。

荷重方向変換部材の１実施例は第２図中に示す
ように、環状のシリンダ１６とピストン１７及び
シリンダ内に封入された作動油とによつて構成さ
れ、上述の圧電素子１３によつてピストン１７が
押圧されると封入された作動油がシリンダ内周壁
１６ａを円周方向に歪ませ軸受外輪１２ｂの径を
変化させ、ラジアル用軸受１２の予圧量を適正量
に調整するようになつている。

また荷重方向変換部材の他の実施例は、第３図
に示すような蛇腹形リング１９を、圧電素子１３
により軸方向に押圧して変形させ、円周方向の変
位を発生させて外輪１２ｂの径を変化させ、ラジ
アル用軸受１２の予圧量を調整するようになつて
いる。

圧電素子７，１３に供給される可変電圧の入力
手段は、第４図のブロツク線図に示すように、主
軸回転数及び切削速度等の軸受使用条件が指令値
としてNCに入力されると、この指令値２１を関
数発生器２２によつて実験値又は経験値等により
設定された適正予圧量に対応する関数の値に書き
換え、フイルタ２３によりノイズが除かれて、圧
電素子制御部２４に送られる。そして軸受使用条
件に対応した電圧が制御部２４から出力され、そ
れぞれの圧電素子７，１３に印加されるようにな
つている。

更に前述の回路を閉ループ系にする場合には仮
想線で示すように、デイスタンスカラー５，６の
中間に歪ゲージ等の位置検出器２５を取付け、こ
の位置検出器の出力をインタフエイス２６により
適正予圧量に対応する関数の値に直して比較回路
２７に出力する。比較回路には一方において前述
の関数発生器２２によつて関数の値に直された指
令値が入力されており、この指令値がインタフエ
イス２６からの入力と一致するように制御部２４
の出力電圧が制御される。

効 果 本考案は上述のとおり構成されているので、次
に記載する効果を奏する。軸受の使用状態に対応
した電圧を圧電素子に印加して圧電素子を変位さ
せ、その特徴である高い位置決め分解能、安定し
た変位量、速い応答速度を利用してスラスト用軸
受とラジアル用軸受の両方の予圧量を運転中任意
に調整できるようになしたので、常時軸受の使用
状態に対して最適予圧量を保つことが可能とな
り、高速回転時の温度上昇等による焼けつき事故
をなくし、軸受寿命を向上させるとともに巾広い
使用条件に対応して常に最良の状態で主軸を回転
させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の予圧調整装置付主軸ユニツト
の正面切断図、第２図は荷重方向変換部材の１実
施例を含む第１図の要部拡大切断図、第３図は荷
重方向変換部材の他の実施例を表す切断図、第４
図は圧電素子入力制御回路のブロツク線図であ
る。 １……主軸、２，３……スラスト用軸受、７，
１３……圧電素子、１２……ラジアル用軸受。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 回転軸１のスラスト用軸受２，３の外輪２ｂ，
   ３ｂまたは内輪２ａ，３ａを移動して予圧をかけ
   る第１電歪素子７と、前記回転軸のラジアル用軸
   受１２の外輪１２ｂ外周に設けられ軸方向の力に
   より半径方向に変位を生じる荷重方向変換部材１
   ６，１７又は１９と、該荷重方向変換部材に軸方
   向に作用して外輪の径を変化させ前記ラジアル用
   軸受に予圧を与える第２電歪素子１３と、前記回
   転軸の回転数等の軸受使用状態に対応して前記第
   １電歪素子及び第２電歪素子に積極的に寸法変化
   を起こさせる入力を与え適正予圧とする入力手段
   とを含んでなり、スライスト用軸受とラジアル用
   軸受の予圧調整を総合的に行うことを特徴とする
   軸受予圧調整装置。