JPH0615904U - 予圧切換式スピンドルユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は、流体の圧力により軸受箱を移動さ
せて軸受の予圧を変化させるスピンドルユニットにおい
て、軸受箱の移動量を制限する調整部材を精度良く簡単
に組立てられるようにする。 【構成】 外筒１の内部に、軸受箱７と中間リング９を
移動自在に設け、その軸受箱と中間リングに向かい合う
流体の圧力室１８、１９を設ける。上記軸受箱７と中間
リング９の内側に挿入する調整部材１０を、位置決めフ
ランジ１１と２個の移動量制限リング１２、１３により
軸方向に分割し、それらをボルト１６により固着する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、工作機械のスピンドル等に用いられる予圧切換式のスピンドルユ ニットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

工作機械のスピンドルにおいては、主軸が低速回転で重切削を行なう場合、軸 受の予圧を高めて主軸剛性を大きくし、逆に主軸を高速回転する際は軸受の予圧 を低めて剛性を小さくして、軸受の発熱を抑える機能が必要になる。

【０００３】 従来、このような主軸の回転数に応じて軸受に与える予圧を可変にしたスピン ドルユニットとして、本出願人が実願平２−８２８８７号により提案したものが ある。

【０００４】 この提案のユニットは、図８に示すように、外筒４１の内部に、主軸４２を支 持する軸受４３、４４を軸方向に押圧する軸受箱４５と中間リング４６を移動可 能に設け、外筒４１に、軸受箱４５と中間リング４６の移動量を制限する調整部 材４７を取付け、中間リング４６の両側に、軸受箱４５の端面に向かい合う圧力 室４８、４９を設けて構成されている。

【０００５】 また、調整部材４７と軸受箱４５の間、及び調整部材４７と中間リング４６の 間に、大きさの異なるすき間δ₁ 、δ₂ を設け、各圧力室４８、４９に高圧油等 の作動流体を導入排出して軸受箱４５を軸方向に移動させることにより、各軸受 に加わる予圧を変化させるようにしている。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

上記提案のユニットにおいて、軸受箱の移動量を調整する調整部材４７は、軸 受箱４５と中間リング４６の内径側に係合する移動量制限リング５０と、外筒４ １の端面に当接する位置決めフランジ５１とを溶接等により一体に固着して形成 されているが、このように溶接等により固着する構造では、溶接熱等により結合 される各部材５０、５１に変形が発生しやすく、調整部材４７の精度維持が図り にくい面がある。

【０００７】 また、軸受箱４５等が係合する複数の段部５２、５３を備えた制限リング５０ と位置決めフランジ５１を一体に結合する構造では、ユニットを組立てる場合、 制限リング５０に中間リング４６と軸受箱４５を嵌合させた状態で位置決めフラ ンジ５１と制限リング５０を溶接等により一体に固着する必要があり、組立て性 が悪い面ももっている。

【０００８】 これに対して、図９に示すように、調整部材４７の制限リングを径方向に複数 のリング５４、５５に分割し、それらをナット５６の締付けにより固定する構造 も考えられるが、この構造では、各分割したリング５４、５５の径方向の肉厚が 薄くなるため、軸受箱４５の移動量を制限する上での調整部材４７の剛性が得に くい。

【０００９】 そこで、この考案は、上記の問題を解決し、機械的強度や形状精度を低下させ ることなく調整部材の組立てを容易にできるようにした予圧可変式スピンドルユ ニットを提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

上記の課題を解決するため、この考案は、調整部材を、軸方向に複数の部材に 分割し、この各分割部材を軸方向のボルトにより固着した構造としたのである。

【００１１】

【作用】

調整部材を軸方向に分割すると、分割される各部材の径方向の肉厚を大きく確 保することができる。このため、ボルトの径を大きくでき、また、各部材を固着 した状態での剛性の向上を図ることができる。

【００１２】 また、分割される各部材をボルトで締め付けて固着するので、調整部材の組立 てが簡単に行なえる。

【００１３】

【実施例】

以下、添付の図面に基づいて、この考案の実施例を説明する。 図１及び図２に示すように、外筒１の内部に主軸２が貫通し、その主軸２の両 端部が、それぞれ背面向き合せの状態で並列配置されたアンギュラ玉軸受３、４ 及び５、６により回転自在に支持されている。

【００１４】 上記一端側のアンギュラ玉軸受５、６は、内輪が主軸の外径面に固定され、外 輪が、外筒１の内部に挿入された軸受箱７の内面に固定されており、その軸受箱 ７の端面が間座８を介して軸受５の外輪端面に当接している。

【００１５】 また、軸受箱７の側方には、軸方向に移動可能な中間リング９が挿入され、そ の中間リング９と主軸２の間に、軸受箱７と中間リング９の移動量を制限する調 整部材１０が組込まれている。

【００１６】 この調整部材１０は、外筒１の内側端壁１ａに当接される位置決めフランジ１ １と、中間リング９と軸受箱７の内径側に挿入される２個の移動量制限リング１ ２、１３とから形成されている。

【００１７】 上記の２つの制限リング１２、１３と位置決めフランジ１１は、それぞれ調整 部材１０の全体において軸方向に分割されており、位置決めフランジ１１と外側 の制限リング１２に設けた凹所１４、１５に、それぞれ外側の制限リング１２と 内側の制限リング１３が嵌合し、３者が軸方向に重ね合された状態で組合わされ るようになっている。

【００１８】 また、位置決めフランジ１１から挿入した複数のボルト１６が、制限リング１ ２を挿通して内側の制限リング１３のねじ孔１７にねじ込まれており、この軸方 向のボルト１６により両制限リング１２、１３と位置決めフランジ１１が一体に 固着されている。

【００１９】 また、図２のように調整部材１０を組込んだ状態で、軸受箱７と中間リング９ の間には第１圧力室１８が形成され、中間リング９と位置決めフランジ１１の間 には第２圧力室１９が形成されており、その各圧力室１８、１９に、それぞれ外 筒１内部の通路２０、２１を介して油圧制御装置２２が連結されている。この油 圧制御装置２２は、電磁制御弁や油圧ポンプ等を備え、主軸２の回転数を検出す るセンサの信号に基づいて各圧力室１８、１９に所要圧の作動油を導入排出する ように設定されている。

【００２０】 また、上記調整部材１０の外側の制限リング１２には、中間リング９と係合す る段部２３が形成され、内側の制限リング１３には、軸受箱７の段部２５と係合 する段部２４が形成されており、軸受箱７の端面と外側の制限リング１２の間に は、所定の間隙２６が設けられている。さらに、軸受を組込んだ初期予圧の状態 （図２の状態）で、内側の制限リング１３の段部２４と軸受箱７の段部２５との すき間δ₂ が、外側の制限リング１２の段部２３と中間リング９の端面との間の すき間δ₁ よりも大きく（δ₁ ＜δ₂ ）設定されている。

【００２１】 また、軸受箱７の外周面には、らせん溝２７が形成されており、このらせん溝 ２７に電磁制御弁２８を介して油圧制御装置２２が接続されている。この構造で は、油圧制御装置２２よりらせん溝２７に油圧が加えられると、軸受箱７が縮径 して外筒１の内径面との間にすき間が生じ、軸受箱７の軸方向の移動が容易に行 なえるようになる。

【００２２】 なお、上記のらせん溝２７は、外筒１の内径側の設けてもよく、また、らせん 溝２７に限らず、油圧によって軸受箱７と外筒１の間にすき間を生じさせる形状 であればよい。

【００２３】 この実施例のスピンドルユニットは上記のような構造であり、調整部材１０を 分割構造とし、それらをボルト１６により固定するようにしたので、組立て作業 が容易になり、しかも溶接熱等による材料の変形が生じないため、形状精度の良 いユニットの組立てを行なうことができる。

【００２４】 また、調整部材１０を軸方向に分割したので、ボルトの取付けに必要な径方向 の肉厚を大きく確保することができる。このため、ボルト１６のサイズを大きく でき、各部材を強固に固定することができる。加えて、移動量制限リング１２、 １３の肉厚を大きくできるため、中間リング９や軸受箱７と係合する段部２３、 ２４の受厚面積を十分な大きさで確保することができ、軸受箱等との係合時にお ける制限リング１２、１３の機械的強度を大きくとることができる。

【００２５】 次に、上記スピンドルユニットを用いた予圧量の切換え方法について説明する 。

【００２６】 まず、低速回転において軸受に大きな予圧を加えるには、図２において、第２ 圧力室１９から油圧を抜いた状態で第１圧力室１８に作動油を供給して圧力を加 える。これにより、図３に示すように中間リング９が左側に移動し、軸受箱７が 外側の制限リング１３の段部２４に当接する位置まで移動するため、軸受５、６ には、すき間δ₂ に対応した分の予圧Ｐ₁₀が加わり、重予圧状態になる（図５参 照）。

【００２７】 この状態から、主軸２の回転が上がると、遠心力や主軸の熱膨張等のために、 図５（ａ）に示すように軸受の予圧が徐々に上昇する。そして、予圧が許容最大 予圧（Ｐｍａｘ）になった時点（Ｎ₂ ）で第１圧力室１８から油圧を抜き、第２ 圧力室１９に作動油を導入する。これにより、図４に示すように、第２圧力室１ ９の圧力によって中間リング９が段部２３に当接するまで移動すると共に、軸受 箱７が中間リング９に当接する位置まで戻され、軸受４、５には、すき間δ₁ に 相当した量の予圧Ｐ₂₀が加えられる。このため、図５（ｂ）に示すように、軸受 に加わる予圧は軽減され、中予圧Ｐ₂₀に切換わる。

【００２８】 さらに、主軸２の回転数が上昇し、図５（ｃ）に示すように、予圧が再び許容 最大予圧Ｐｍａｘに達すると（Ｎ₂ の時点）、第１及び第２圧力室１８、１９か ら作動油を抜く。これにより、軸受箱７と中間リング９が左側に移動し、図２に 示す初期の状態に戻り、軸受４、５には組付け時の初期すき間の分に応じた予圧 Ｐ₃₀が加えられる。このため、図５（ｄ）に示すように軸受に加わる予圧はさら に軽減され、軽予圧Ｐ₃₀に切換わる。

【００２９】 なお、上記各段階の予圧切換えに際しては、軸受箱７のらせん溝２７に作動油 を供給し、軸受箱７を縮径させるようにする。これによって、軸受箱７の移動が 容易になり、円滑な予圧切換えを行なうことができる。

【００３０】 図６は他の実施例を示している。 この例では、上述の実施例の構造に対して中間リングを省略し、調整部材１０ の移動制限リングを軸受箱７に係合する１個のリング３０で形成している。この 構造では、制限リング３０と軸受箱７の間のすき間δ₁ と、軸受の初期すき間に 対応した分の予圧量が設定でき、２段階で予圧切換えを行なうことができる。

【００３１】 一方、図７に示す例においては、軸受箱７と調整部材１０の位置決めフランジ １１との間に２個の中間リング３１、３２を設け、その中間リング３１、３２の 両側に３つの圧力室３３、３４、３５を設けている。また、移動制限リング１２ 、１３に３個の段部３６、３７、３８を形成し、その各段部３６、３７、３８と 中間リング１２、１３及び軸受箱７との間にそれぞれすき間δ₁ 、δ₂ 、δ₂ を 設けている。この構造では、軸受に対して各すき間δ₁ 、δ₂ 、δ₃ と初期すき 間に対応した予圧を設定することができ、４段階の予圧切換えを行なうことがで きる。

【００３２】 なお、上記において中間リングの数と調整部材の段部の数を増やせば、さらに 予圧の切換え数を増やすことが可能である。

【００３３】 また、上記実施例では、圧力室や軸受箱のらせん溝に高圧の油を導入するよう にしたが、これに代えて圧縮空気や他の作動流体を送り込むようにしてもよい。

【００３４】

【効果】

以上のように、この考案は、調整部材を分割構造とし、その各分割部材をボル トで固定するようにしたので、溶接等により一体に固着する構造に比べて組立て が容易にでき、溶接熱等による材料の変形も生じない。

【００３５】 また、調整部材を軸方向の分割したので、ボルトを取付けるための径方向の肉 厚を大きく確保することができ、確実で強固な固定が行なえる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例を示す断面図

【図２】同上の要部を拡大して示す断面図

【図３】同上の作動状態を示す断面図

【図４】同上の作動状態を示す断面図

【図５】同上の予圧の切換え過程を示すグラフ

【図６】他の実施例を示す断面図

【図７】その他の実施例を示す断面図

【図８】従来例を示す断面図

【図９】その他の従来例を示す断面図

【符号の説明】

１ 外筒 ２ 主軸 ７ 軸受箱 ９ 中間リング １０ 調整部材 １１ 位置決めフランジ １２、１３ 移動量制限リング １６ ボルト １８ 第１圧力室 １９ 第２圧力室 ２２ 油圧制御装置 ３０ 移動量制限リング ３１、３２ 中間リング ３３、３４、３５ 圧力室

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸が挿通する外筒の内部に、主軸を支
   持する軸受を軸方向に押圧する軸受箱と、その軸受箱の
   移動量を制限する調整部材を設け、上記外筒と軸受箱の
   間に、作動流体が導入排出される圧力室を形成し、その
   圧力室に流体を導入することにより軸受箱を軸方向に押
   圧するようにした予圧切換式スピンドルユニットにおい
   て、上記調整部材を、軸方向に複数の部材に分割し、こ
   の各分割部材を軸方向のボルトにより固着したことを特
   徴とする予圧切換式スピンドルユニット。