JPH06155107A - 主軸装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】主軸の回転速度に応じて予圧の付与を自動的に
変化させ、加工精度の高い主軸装置を提供する。 【構成】フロント側ケーシング３ａ，３ｂをコイルスプ
リング３ｃによって主軸２の先端方向に押圧して軸方向
に滑動可能に嵌挿し、複数個のフロント側ベアリング４
Ａ，４Ｂをフロント側ケーシング３ａ，３ｂ内に嵌挿す
る。ベアリング４Ａ，４Ｂの中央部に軸方向に２つに分
割してピストン部を形成した外輪間座６ａ，６ｂを介装
し、そのピストン部に主軸２の回転速度の上昇につれて
圧力を低下させた油圧を供給しフロント側ベアリング４
Ａ，４Ｂに付与する予圧を変化させるための油圧供給制
御装置７を設ける。リヤ側は外輪間座２０ａ，２０ｂの
分割間に常に一定の予圧を付与するコイルスプリング２
１を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工作機械の主軸装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】生産性及び加工精度の向上等のために工
作機械の主軸の高速回転化が図られている。この主軸の
高速回転における主軸の支持剛性を確保するためにベア
リングの内輪又は外輪に予圧を与える技術が特開昭６０
−１３９９１１号，実開昭６２−８５３０２号，実開平
１−７５６２２号で提供されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】主軸を高速回転させる
ためには、過大な予圧により焼き付きを起こさないよう
にベアリングの内輪又は外輪への初期予圧を下げる必要
があるが、上記従来の技術において、初期予圧をほぼ０
に下げたとしても、回転に伴い予圧が増加して高速回転
させるにも限界がある。

【０００４】本発明の目的は、上記従来の問題点に鑑み
て、高速回転時には予圧を低く保ち、低速回転時には予
圧を高めて高剛性で支持し、加工精度の高い主軸装置を
提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の特徴とする構成は、主軸ハウジング内のフ
ロント側に軸方向に滑動可能に嵌挿されコイルスプリン
グによって主軸ハウジングの先端方向に押圧されたフロ
ント側ケーシングと、内輪を主軸の外周面に固定し外輪
を前記フロント側ケーシング内に嵌挿して主軸のフロン
ト側を主軸ハウジング内に回転可能に支持した複数個の
フロント側ベアリングと、この複数個のフロント側ベア
リングの中央部に介装され軸方向に２つに分割してピス
トン部を形成したフロント側外輪間座と、このフロント
側外輪間座の前記ピストン部に主軸の回転速度の上昇に
つれて圧力を低下させた油圧を供給しフロント側ベアリ
ングに付与する予圧を変化させるための油圧供給制御装
置と、前記主軸ハウジング内のリヤ側に軸方向に滑動可
能に嵌挿されたリヤ側ケーシングと、内輪を主軸の外周
面に固定し外輪を前記リヤ側ケーシング内に嵌挿して主
軸のリヤ側を主軸ハウジング内に回転可能に支持した複
数個のリヤ側ベアリングと、この複数個のリヤ側ベアリ
ング間に介装され軸方向に２つに分割したリヤ側外輪間
座と、このリヤ側外輪間座の分割間に介在されリヤ側ベ
アリングに常に一定の予圧を付与したコイルスプリング
とを備えたものである。

【０００６】

【作用】上記の構成により、主軸の回転速度に応じて油
圧供給制御装置によりフロント側外輪間座のピストン部
に供給する油圧を加減制御して、フロント側ベアリング
に付与する予圧を主軸の回転速度に応じて自動的に変化
させ、主軸の回転速度に適した予圧を付与する。

【０００７】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。図１において、１は主軸ハウジング、２は前記主軸
ハウジング１に回転可能に軸承された主軸である。この
主軸２は前記主軸ハウジング１内に設けられたビルトイ
ンモータ１２によって回転駆動する。

【０００８】前記主軸２のフロント側には、軸方向に２
つに分割されたフロント側ケーシング３ａ，３ｂが主軸
ハウジング１に、前方のフロント側ケーシング３ａは固
定的に嵌挿し、後方のフロント側ケーシング３ｂは軸方
向に滑動可能に嵌挿され、この可動である後方のフロン
ト側ケーシング３ｂはコイルスプリング３ｃによって主
軸ハウジング１の先端方向に押圧されている。

【０００９】４Ａ，４Ｂは前記主軸２のフロント側を回
転可能に支持する４個のフロント側ベアリングであり、
その内輪４ａを主軸２の外周面に圧入固定し、前方２個
のフロント側ベアリング４Ａの外輪４ｂは前方のフロン
ト側ケーシング３ａ内に遊嵌され、後方２個のフロント
側ベアリング４Ｂの外輪４ｂは後方のフロント側ケーシ
ング３ｂ内に圧入遊嵌している。フロント側ベアリング
４Ａは、外輪を図１の左側へ移動させると予圧がかけら
れ、フロント側ベアリング４Ｂは、外輪を図１の右側へ
移動させると予圧がかけられる。

【００１０】前記４個のフロント側ベアリングン４Ａ，
４Ｂは、前方と後方の各２個の間に内輪間座５ａと外輪
間座５ｂとが介在されている。また、中央部の２個のフ
ロント側ベアリング４Ａ，４Ｂの間には軸方向に２つに
分割してピストン部を形成したフロント側外輪間座６
ａ，６ｂが介装されている。

【００１１】７は前記フロント側外輪間座６ａ，６ｂの
前記ピストン部に主軸２の回転速度に応じて油圧の圧力
を加減制御して供給する油圧供給制御装置である。この
油圧供給制御装置７は、油圧ポンプ８と、この油圧ポン
プ８から吐出する油圧の圧力を異なった設定圧に減圧す
る複数個の減圧弁９と、前記減圧弁９で減圧された油圧
を図２で示すように、前記フロント側外輪間座６ａ，６
ｂのピストン部の油圧供給部２４に給排する電磁方向切
換弁１０と、レリーフ弁１１と、前記ビルトインモータ
１２のステータに接続したアンプ１３と、主軸２の軸上
に固設されたロータ１５ａに対接する検出ヘッド１５
と、ロータ１５ａと検出ヘッド１５とから構成され回転
角度及び回転数を検出する回転検出装置１６と、前記ア
ンプ１３を介して前記ビルトインモータ１２のステータ
に電圧を印加してビルトインモータ１２を所要の回転数
で回転制御し、かつ前記回転検出装置１６の検出信号に
より、主軸２の回転数（回転速度）に応じて使用する減
圧弁９を選択するよう前記電磁方向切換弁１０を切換制
御するコントローラ１４とから構成されている。

【００１２】一方、前記主軸ハウジング１内のリヤ側に
は、ストロークベアリング１８を介してリヤ側ケーシン
グ１７が軸方向に滑動可能に嵌挿されている。また、主
軸２のリヤ側には、２個のリヤ側ベアリング１９が、そ
の内輪を主軸２の外周面に圧入固定し、外輪を前記リヤ
側ケーシング１７内に遊嵌して主軸２のリヤ側を回転可
能に支持している。このリヤ側ベアリング１９は前記フ
ロント側ベアリング４Ａ，４Ｂの径より小さく、前記フ
ロント側ベアリング４Ａ，４Ｂの径はリヤ側ベアリング
１９より大径である。２個のリヤ側ベアリング１９の
内、前側のベアリング１９は外輪を図１の左側へ移動さ
せると予圧がかけられ、後側のベアリング１９は外輪を
図１の右側へ移動させると予圧がかけられる。

【００１３】また、前記２個のリヤ側ベアリング１９間
には、軸方向に２つに分割したリヤ側外輪間座２０ａ，
２０ｂが介装され、このリヤ側外輪間座２０ａ，２０ｂ
の分割間には、リヤ側ベアリング１９に常に一定の予圧
を付与するコイルスプリング２１が介在されている。

【００１４】図１において、２２は主軸２の先端のテー
パ穴に装着された工具、２３は前記工具２２のプルスタ
ットをクランプするコレットチャック、２５は皿バネに
よって前記コレットチヤック２３をクランプ方向に作動
し、図略のアンクランプ用シリンダによってコレットチ
ャック２３をアンクランプ方向に作動するドローバーを
示す。

【００１５】次に上記構成よりなる本発明実施例の作動
について説明する。フロント側ベアリング４Ａ，４Ｂの
径より小さく、従って、周速が小さいリヤ側ベアリング
１９は、主軸２の回転数（回転速度）には関係なく、リ
ヤ側外輪間座２０ａ，２０ｂの分割間に介在されたコイ
ルスプリング２１によって常に一定の予圧が付与されて
いる。

【００１６】一方、リヤ側ベアリング１９より大径であ
り、周速が大きいフロント側ベアリング４Ａ，４Ｂは、
主軸２の回転数（回転速度）に応じて予圧が自動的に変
化する。すなわち、主軸２の回転数を回転検出装置１６
により検出し、この検出信号がコントローラ１４に入力
される。主軸２が低速回転の場合、コントローラ１４は
電磁方向切換弁１０に対し低速回転に応じた比較的高い
圧力に減圧設定された減圧弁９を選択してフロント側外
輪間座６ａ，６ｂのピストン部の油圧供給部２４に油圧
を供給する。これにより、フロント側ベアリング４Ａ，
４Ｂには高い予圧が付与され、主軸２の支持剛性を上げ
て加工精度を高めることができる。

【００１７】また、主軸２が高速回転になると、コント
ローラ１４は電磁方向切換弁１０に対し高速回転に応じ
た低い圧力に減圧設定された減圧弁９を選択してフロン
ト側外輪間座６ａ，６ｂのピストン部の油圧供給部２４
に油圧を供給する。これにより、主軸２の高速回転時に
過大な予圧による焼付きの発生を防止し、高速回転に適
した予圧を付与する。

【００１８】前記フロント側ベアリング４Ａ，４ｂの予
圧の付与は、フロント側外輪間座６ａ，６ｂのピストン
部の油圧供給部２４に油圧が供給されると、２つに分割
されている前記フロント側外輪間座６ａ，６ｂが図２に
おいて、左右方向に拡開する作用力が働く、このフロン
ト側外輪間座６ａ，６ｂの左右方向の拡開作用力により
一方のフロント側外輪間座６ａは前方のフロント側ベア
リング４Ａの外輪４ｂを押圧して前方のフロント側ベア
リング４Ａに予圧を付与し、他方のフロント側外輪間座
６ｂは後方のフロント側ベアリング４Ｂの外輪４ｂを押
圧して可動である後方のフロント側ケーシング３ｂをコ
イルスプリング３ｃの押圧力に抗して右方向に滑動さ
せ、後方のフロント側ベアリング４Ｂは後方のフロント
側ケーシング３ｂを介して予圧を付与する。これは、外
輪だけを滑らせるに比べて確実に滑動するからである。

【００１９】前記コイルスプリング３ｃは、フロント側
外輪間座６ａ，６ｂ間に供給される油圧の圧力の減少に
伴い後方のフロント側ケーシング３ｂを押し戻して、フ
ロント側ベアリング４Ａ，４ｂの予圧付与を低くする。

【００２０】

【発明の効果】以上述べたように本発明によると、比較
的に回転負荷が掛からない主軸のリヤ側ベアリングは、
コイルスプリングにより常に一定の予圧を付与し、回転
負荷の掛かるフロント側ベアリングは、油圧により主軸
の低速回転時には予圧を高くし、高速回転時には予圧を
低くする主軸の回転速度に応じて予圧の付与を自動的に
変化可能にした構成であるから、低速回転時には主軸の
支持剛性が高められ、高速回転時には過大予圧による焼
付き防止され、加工精度を向上する。また、リヤ側ベア
リングは油圧ではなく、コイルスプリングによる予圧付
与構成であるため、構成が簡単になり、コストの低減が
図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す断面図

【図２】本発明のフロント側ベアリング部の拡大断面図

【符号の説明】

１ 主軸ハウジング ２ 主軸 ３ａ フロント側ケーシング ３ｂ フロント側ケーシング ３ｃ コイルスプリング ４Ａ フロント側ベアリング ４Ｂ フロント側ベアリング ４ａ 内輪 ４ｂ 外輪 ６ａ フロント側外輪間座 ６ｂ フロント側外輪間座 ７ 油圧供給制御装置 １７ リヤ側ケーシング １９ リヤ側ベアリング ２０ａ リヤ側外輪間座 ２０ｂ リヤ側外輪間座 ２１ コイルスプリング

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸ハウジング内のフロント側に軸方向
   に滑動可能に嵌挿されコイルスプリングによって主軸ハ
   ウジングの先端方向に押圧されたフロント側ケーシング
   と、内輪を主軸の外周面に固定し外輪を前記フロント側
   ケーシング内に嵌挿して主軸のフロント側を主軸ハウジ
   ング内に回転可能に支持した複数個のフロント側ベアリ
   ングと、この複数個のフロント側ベアリングの中央部に
   介装され軸方向に２つに分割してピストン部を形成した
   フロント側外輪間座と、このフロント側外輪間座の前記
   ピストン部に主軸の回転速度の上昇につれて圧力を低下
   させた油圧を供給しフロント側ベアリングに付与する予
   圧を変化させるための油圧供給制御装置と、前記主軸ハ
   ウジング内のリヤ側に軸方向に滑動可能に嵌挿されたリ
   ヤ側ケーシングと、内輪を主軸の外周面に固定し外輪を
   前記リヤ側ケーシング内に嵌挿して主軸のリヤ側を主軸
   ハウジング内に回転可能に支持した複数個のリヤ側ベア
   リングと、この複数個のリヤ側ベアリング間に介装され
   軸方向に２つに分割したリヤ側外輪間座と、このリヤ側
   外輪間座の分割間に介在されリヤ側ベアリングに常に一
   定の予圧を付与したコイルスプリングとを備えたことを
   特徴とする主軸装置。