JPH0554565B2 - - Google Patents

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JPH0554565B2
JPH0554565B2 JP59249997A JP24999784A JPH0554565B2 JP H0554565 B2 JPH0554565 B2 JP H0554565B2 JP 59249997 A JP59249997 A JP 59249997A JP 24999784 A JP24999784 A JP 24999784A JP H0554565 B2 JPH0554565 B2 JP H0554565B2
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JP
Japan
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preload
bearing
rolling bearing
rotating shaft
rotational speed
Prior art date
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Application number
JP59249997A
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English (en)
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JPS61127922A (ja
Inventor
Juichi Kawaguchi
Yasumichi Tono
Koichi Shimizu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Okuma Corp
Original Assignee
Okuma Machinery Works Ltd
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Publication date
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Priority to JP59249997A priority Critical patent/JPS61127922A/ja
Publication of JPS61127922A publication Critical patent/JPS61127922A/ja
Publication of JPH0554565B2 publication Critical patent/JPH0554565B2/ja
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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
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/52—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions
    • F16C19/525—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions related to temperature and heat, e.g. insulation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
    • B23Q1/26—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members
    • B23Q1/262—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members with means to adjust the distance between the relatively slidable members
    • B23Q1/265—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members with means to adjust the distance between the relatively slidable members between rotating members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C25/00—Bearings for exclusively rotary movement adjustable for wear or play
    • F16C25/06—Ball or roller bearings
    • F16C25/08—Ball or roller bearings self-adjusting
    • 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
    • F16C2202/00—Solid materials defined by their properties
    • F16C2202/30—Electric properties; Magnetic properties
    • F16C2202/36—Piezoelectric
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Support Of The Bearing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は工作機械の主軸例えば研削盤の内研
軸、マシニングセンタ、旋盤の運転中における主
軸の軸受の予圧調整装置に関する。
従来技術 工作機械はモータ、刃具及び付属機器の性能向
上に伴い主軸が高速化されて生産性の増大及び仕
上面精度が向上している。しかしながら軸受の予
圧量の設定がむづかしく高速時の軸受の発熱によ
る焼付のトラブル或いは高速タイプとして軸受を
設計することにより低速域での剛性不足の問題が
生じて、今まではこの問題を解決するため例えば
特開昭58−82640号のように油圧を利用したもの、
或いはばね圧を利用した予圧調整装置が採用され
ていた。
発明が解決しようとする問題点 しかし、この油圧による方法では油圧室のスペ
ースの確保、油もれに対するシール、自動制御等
に難点がある。またばね圧による定圧予圧方法で
は制御が不可能であつた。
問題点を解決するための手段 回転軸を支承するころがり軸受と、該軸受の外
輪または内輪に作用して予圧を与える予圧手段を
有し、該予圧手段は変態温度を順次異にする形状
記憶合金の複数個を組合せ配列したものである。
更に回転軸を支承するころがり軸受と、該軸受
の外輪または内輪に作用して予圧を与える予圧手
段を有し、該予圧手段は電歪素子であり、更に前
記軸受等の温度変化を検出または前記回転軸の回
転数の変化を検出または回転数の指令により前記
予圧手段に積極的に連続的な寸法変化を起こさせ
る入力を与え予圧を広範囲にわたり適正圧とする
入力手段を含んでなるものである。
実施例 以下本発明の実施例を図面にもとづき先づ第１
実施例を説明する。マシニングセンタ、旋盤、研
削盤等の主軸１を軸承する軸受２，３の内軸２
ａ，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
電歪素子例えばピエゾ素子で形成されたデイスタ
ンスカラー５を介して主軸台６に嵌着した軸受ハ
ウジング７に固定されていて、ハウジング７内を
挿通されたリード線８によつてピエゾ素子に電圧
が与えられるようになつている。そして軸受３の
温度は主軸台６及び軸受ハウジング７に埋め込ま
れた温度センサ例えばサーミスタ９により検出さ
れ図示されない制御装置に送られ、この温度また
は制御装置の回転指令または図示しない回転数検
出装置の実回転数にもとづき相応の電圧がリード
線８に与えられる。また必要により回転数にもと
づく制御の場合は電圧供給にタイムラグを与える
手段が付加される。デイスタンスカラー５のピエ
ゾ素子は印加電圧を高くすることによつて巾方向
即ち軸方向の寸法が長くなるように製作されてお
り、主軸１の使用回転数の範囲にわたつて軸受
２，３に所定の適正予圧が与えられるように電圧
が与えられる。この電圧は主軸１の回転数の上昇
にともなう温度上昇による熱膨張の関係を実験に
おいて求めておき、またこのピエゾ素子でつくら
れたデイスタンスカラー５の印加電圧と寸法変化
の関係を実験で求めておき、更に精密を要すると
きはピエゾ素子の温度による膨張と印加電圧の双
方を加味した寸法変化を求めた実験値によつて決
められ、軸受予圧が適正値となるように図示しな
い制御装置の回転数指令または主軸々受近傍に設
けたサーミスタ９の値にもとづいて印加電圧が制
御される。第２図のように主軸１の回転数の上昇
に伴ないカラーを含めた軸受部全体が熱膨張し実
質予圧が増大するためピエゾ素への印加電圧は順
次下降させられカラー巾寸法を縮めていくもので
ある。これにより高速回転時の予圧の増大を防ぎ
適正予圧に調整する。
第２実施例は内研砥石軸に応用したものであつ
て、枠体１１に外周に冷却水を通す円周溝１２ａ
を形成したステータ枠１２が嵌着され、その内側
にステータコイル１３が巻装されている。ステー
タコイル１３の中心にはロータ１４が位置してロ
ータ軸の砥石軸１５が枠体１１の蓋体１６の前軸
受１７によつて、また枠体１１の中蓋１１ａに軸
方向の摺動可能に嵌装した軸受ハウジング１８の
後軸受１９によつて回転のみ可能に軸承されてい
る。この前軸受１７は内輪１７ａを砥石軸１５に
固着され外輪１７ｂは蓋体１６に固着されてい
る。また後軸受１９は内輪１９ａが砥石軸１５に
固着され外輪１９ｂは軸受ハウジング１８に固着
されている。そして軸受ハウジング１８の後端は
フランジ部１８ａが形成されており、このフラン
ジ部１８ａと枠体１１の中壁１１ａの背面に固定
状態におかれる冷却水循還筒２０との間に印加電
圧の変化によつて軸方向の寸法変化をする環状の
ピエゾ素子２１が介装され、そのリード線２１及
びステータコイル１３のリード線２２が枠体１１
の後側蓋体２３に設けたコネクタ２４に接続され
ていて、外部入力装置からの入力を受ける。そし
て砥石軸１５の使用回転範囲で軸受予圧が所定の
適正圧となるような素子寸法及び印加電圧の大き
さが決めらられている。この場合回転数が上昇す
ると印加電圧が高くされてピエゾ素子の寸法を延
ばすようにされている。
即ち砥石軸が回転によつて軸受温度が上昇する
と冷却水で冷やされているステータ枠１２、冷却
水循還筒２０よりも砥石軸１５の方が延びるので
ピエゾ素子２１の印加電圧を次第に高めてピエゾ
素子２１の変形を大きくし、必要な軸受予圧を与
えていくものである。なおピエゾ素子は環状とな
したが棒状のものを軸と平行にして円周上等角度
位置に配置することも自由である。
第３実施例は同じ内研砥石軸に対し環状のピエ
ゾ素子に替えて棒状のピエゾ素子を用いたもの
で、特に異なる部分を説明する。砥石軸３１の後
軸受３２の外輪３２ａを嵌着する軸受ハウジング
３３の壁面の中心の裏側と枠体３４との間に印加
電圧変化で軸方向寸法が変化する棒状のピエゾ素
子の予圧部材３５が介在されており、砥石軸の使
用範囲にわたつて軸受に適正予圧が与えられるよ
うになされている。
即ち砥石軸の回転数が高い値で連続回転されて
いると砥石軸が延びるため軸受予圧が減少傾向と
なる。このためピエゾ素子の予圧部材３５の印加
電圧を下げ素子寸法が短くなるように変形させ、
所定の適正予圧を保つものである。
次に電歪素子に替えて形状記憶合金を用いた第
４実施例を旋盤等の主軸に用いた場合を説明す
る。第１実施例のデイスタンスカラー５のピエゾ
素子を形状記憶合金のデイスタンスカラー５′に
変更したもので、変更しない部分の説明は省略す
る。形状記憶合金は変態温度に達したとき記憶し
ておいた形状となり軸方向の巾寸法が僅かに減少
する形のもので、変態温度が異なる数種の形状記
憶合金のデイスタンスカラー５′を順次組み合わ
せることによつて第６図のように温度上昇とゝも
にデスタンスカラー５の厚みを減少させていくも
のである。尚この形状記憶合金は変態温度におい
て直径が大きくなり巾寸法を減少する形のものは
デイスタンスカラー５の外周に僅かに隙間を設け
ていおくことが必要である。また円周方向にうね
りをもたせて変態温度でうねり量を僅かに変化さ
せる形とすることも可能である。
効 果 以上詳述したように本発明は軸受の予圧を与え
る部材に電歪素子或いは形状記憶合金を用い主軸
回転数または軸受温度の上昇に伴い形状を変更し
ていくようになしたので、単純な構成で低速回転
時と高速回転時において軸受の予圧を所定の適正
値に保持することができ、低速、高速いづれの場
合にも軸受剛性を高くすることができて高精度の
仕上面を得ることができる。また高速回転域での
温度上昇を抑制し発熱による熱膨張に起固するト
ラブルを未然に防止できる。更に広範な変速域で
使用が可能となるとともに、故障の恐れが少なく
確実な予圧制御ができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第１図は旋盤主軸々受の縦断面図、第２図はピ
エゾ素子に与える電圧と回転数の関係図、第３図
は内研砥石軸の縦断面図、第４図は内研砥石軸の
他の実施例の縦断面図、第５図は旋盤主軸の他の
実施例の縦断面図、第６図は形状記憶合金の温度
変化に対してデイスタンスカラーの厚みの変化を
示す図である。 １……主軸、２，３，１７，１９，３２……軸
受、５，５′……デイスタンスカラー、９……サ
ーミスタ、７，１８，３３……軸受ハウジング、
１５，３１……内研砥石軸、２１，３５……ピエ
ゾ素子。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 回転軸を支承するころがり軸受と、該軸受の
    外輪または内輪に作用して予圧を与える予圧手段
    を有し、該予圧手段は変態温度を順次異にする形
    状記憶合金の複数個を組合せ配列したものである
    ころがり軸受自動予圧調整装置。 ２ 回転軸を支承するころがり軸受と、該軸受の
    外輪または内輪に作用して予圧を与える予圧手段
    を有し、該予圧手段は電歪素子であり、更に前記
    軸受等の温度変化を検出または前記回転軸の回転
    数の変化を検出または回転数の指令により前記予
    圧手段に積極的に連続的な寸法変化を起こさせる
    入力を与え予圧を広範囲にわたり適正圧とする入
    力手段を含んでなるころがり軸受用自動予圧調整
    装置。
JP59249997A 1984-11-27 1984-11-27 ころがり軸受用自動予圧調整装置 Granted JPS61127922A (ja)

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JPS61127922A JPS61127922A (ja) 1986-06-16
JPH0554565B2 true JPH0554565B2 (ja) 1993-08-12

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JP59249997A Granted JPS61127922A (ja) 1984-11-27 1984-11-27 ころがり軸受用自動予圧調整装置

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