JPH08174305A - 軸受予圧調整式主軸ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 一本の主軸ユニットで、低速重切削から高速
軽切削加工が可能となり、幅広い回転領域で使用できる
ようにする。 【構成】 ハウジング１１を貫通する主軸１２を円筒こ
ろ軸受１３とアンギュラ玉軸受１４、１５で支持し、両
軸受１３、１５に同一の油圧を同時に供給することによ
り、円筒ころ軸受１３とアンギュラ玉軸受１４、１５の
予圧調整を同時に行なうことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、工作機械の回転主軸
を支持する円筒ころ軸受とアンギュラ玉軸受の予圧量を
同時に調整可能とし、主軸の高剛性と高速化を実現した
軸受予圧調整式主軸ユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、工作機械のスピンドルは、主軸の
剛性を得るため、図２に示すような軸受配列の構造とす
る場合が多い。即ち、ハウジング１内を貫通する主軸２
のワーク側の位置に、ラジアル方向の負荷を支持する円
筒ころ軸受３を配置し、それに隣接して反ワーク側の位
置にアキシャル方向の負荷を支持するアンギュラ玉軸受
４が配置される。

【０００３】上記各軸受３、４は、各々の外輪が押え蓋
５により軸方向に押されてハウジング１に固定されてい
る。また、主軸２の反ワーク側には、主軸２の振れ止め
と主軸２の熱膨張を逃げる目的で、ワーク側より小さな
サイズの円筒ころ軸受６が配置される。

【０００４】また、これら各軸受の組込み後の予圧は、
円筒ころ軸受３、６では０〜負すきまとし、アンギュラ
玉軸受４では予圧として、主軸２の高剛性化を狙ってい
る。

【０００５】しかし、上記のような主軸構造によると、
組込時において、すでに各軸受３、４が共に予圧状態に
あり、主軸２の高速化には不利になる。

【０００６】このような主軸構造の軸受の初期予圧を大
きくした状態で、主軸２を高速化する方法としては、軸
受予圧の可変機構が必要となり、このため、本出願人
は、特願平１−１０１０３９号及び特願平５−１７４０
１８号により、圧力流体の給排で軸受予圧を可変とする
機構を提案した。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した予
圧可変機構は、アンギュラ玉軸受と円筒ころ軸受に対し
て各々別個に対応したものであり、図２に示したよう
に、これら２種類の軸受３、４が同一の主軸２に配列さ
れるスピンドル構造には、制御や機構が複雑となって対
応できないという問題がある。

【０００８】そこで、この発明の課題は、アンギュラ玉
軸受と円筒ころ軸受の別個の予圧切換え技術を応用し、
これら２種類の軸受の予圧切換えを同時に行なえる軸受
予圧調整式主軸ユニットを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記のような課題を解決
するため、この発明は、圧力流体の供給で外輪を径方向
に収縮させて予圧を調整する円筒ころ軸受と、圧力流体
の供給により軸受外輪を軸方向に移動させてアキシャル
すきまを変えるアンギュラ玉軸受とで主軸を回転自在に
支持し、前記円筒ころ軸受とアンギュラ玉軸受とに、同
一の予圧調整用圧力流体を、同時に供給するようにした
構成を採用したものである。

【００１０】

【作用】主軸を支持する円筒ころ軸受とアンギュラ玉軸
受とに、同一の予圧調整用圧力流体を同時に給排するこ
とで、両軸受の予圧を同時に調整することができ、圧力
流体の供給による重予圧で主軸の低速高剛性が得られ、
また、圧力流体の排出時は軽予圧となり、主軸の高速回
転が得られる。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面の図１に
基づいて説明する。

【００１２】図１において、ハウジング１１内を軸方向
に貫通する主軸１２は、ワーク側の位置がラジアル方向
の負荷を支持する円筒ころ軸受１３で支持され、それに
隣接して反ワーク側の位置が、アキシャル方向の負荷を
支持する２個のアンギュラ玉軸受１４、１５によって支
持され、更に反ワーク側の端部が円筒ころ軸受１６で支
持されている。

【００１３】上記円筒ころ軸受１３とアンギュラ玉軸受
１４、１５の各内輪は、主軸１２に外嵌する間座１７、
１８、１９、２０と、主軸１２に固定したナット２１に
より、軸方向に位置決めされた状態で主軸１２に固定さ
れている。

【００１４】前記ハウジング１１の内部に、ワーク側か
ら順に、外筒２２と支持リング２３及び位置決めリング
２４が順次挿入され、ハウジング１１にボルト固定した
外筒２２で支持リング２３と位置決めリング２４を軸方
向に押して固定し、円筒ころ軸受１３は、主軸１２と外
筒２２の間に組込まれ、アンギュラ玉軸受１４、１５
は、主軸１２と支持リング２３の間に位置している。

【００１５】円筒ころ軸受１３は、外輪が予圧調整リン
グ２５の内径に嵌合し、外輪の両側端面部に挿入した間
座２６、２６と該リング２５の外径面は外筒２２内に嵌
合し、支持リング２３との間に介在させた蓋２７及び外
筒２２にボルト止した蓋２８により、軸方向の位置決め
がなされている。

【００１６】予圧調整リング２５は、収縮可能な材料を
用いて形成され、外径面が外筒２２の内径面に当接する
状態が円筒ころ軸受１３の軽予圧となり、収縮時に間座
２６、２６の肩部に当接することにより重予圧量が設定
される。

【００１７】一方のアンギュラ玉軸受１４は、外輪が支
持リング２３内に直接嵌合し、支持リング２３にボルト
止した蓋２７で軸方向に固定化されている。

【００１８】他方のアンギュラ玉軸受１５は、外輪が予
圧調整スリーブ２９内に嵌合し、該スリーブ２９にボル
ト止した蓋３０でスリーブ２９に一体動するよう固定さ
れている。

【００１９】予圧調整スリーブ２９と、これに固定した
蓋３０は、支持リング２３内を軸方向に移動可能となる
よう嵌合し、支持リング２３にボルト止した位置決めリ
ング２４と蓋３０との間には、予圧調整に相当したすき
まδが設けられている。

【００２０】前記円筒ころ軸受１３及びアンギュラ玉軸
受１４、１５の予圧調整を行なうため、ハウジング１１
と外筒２２及び支持リング２３に油圧経路３１を連通状
に設け、該経路３１のハウジング１１側端部に、ポンプ
３２と圧力制御弁３３及び方向切換弁３４からなる油圧
源３５を接続し、該経路３１の外筒部分の途中を円筒こ
ろ軸受部３６として予圧調整リング２５の外径面に開口
するよう臨ませ、支持リング２３の部分に位置する端部
はアンギュラ玉軸受部３７とし、予圧調整スリーブ２９
の端面に臨むよう開口させている。

【００２１】従って、円筒ころ軸受１３とアンギュラ玉
軸受１４、１５の予圧調整は、同一の油圧源及び同一の
油圧を使用し、同時に行なうことができる。

【００２２】この発明の主軸ユニットは上記のような構
成であり、予圧調整は、円筒ころ軸受１３では、外輪を
径方向に収縮させ、ラジアルすき間を変えることで、ア
ンギュラ玉軸受１４、１５では軸受１５の外輪を軸方向
に移動させてアキシャルすきまを変えることで行なう。

【００２３】油圧源３５で発生した高圧油を、油圧経路
３１を経て円筒ころ軸受部３６とアンギュラ玉軸受部３
７に供給すると、円筒ころ軸受１３では、予圧調整リン
グ２５の外径面に供給された油圧が、このリング２５と
外輪を収縮させ、ラジアルすきまを小さくする。

【００２４】アンギュラ玉軸受１５では、予圧調整スリ
ーブ２９の端面に供給された油圧が、該スリーブ２９と
外輪を図１右側の軸方向に移動させ、アンギュラ玉軸受
１４、１５のアキシャルすきまを小さくする。

【００２５】このように、油圧を供給すると、円筒ころ
軸受１３とアンギュラ玉軸受１４、１５は共にすきま小
（重予圧）となり、主軸１２の低速高剛性運転に対応す
る。

【００２６】一方、油圧の供給がない場合は、円筒ころ
軸受１３とアンギュラ玉軸受１５は、共にすきまが大き
く（軽予圧）なって、主軸１２の高速回転に向く。な
お、この油圧供給のオン・オフは、主軸回転数の信号に
より、方向切換弁３４を作動させて行なえばよい。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、この発明によると、主軸
を支持する円筒ころ軸受とアンギュラ玉軸受の予圧調整
を同時に行なうことができ、回転主軸の高剛性と高速化
が可能になり、この結果、一本の主軸ユニットで、低速
重切削から高速軽切削加工が可能となり、幅広い回転領
域で使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の軸受予圧調整式主軸ユニットを示す
一部切欠正面図

【図２】従来の主軸ユニットを示す一部切欠正面図

【符号の説明】

１１ ハウジング １２ 主軸 １３ 円筒ころ軸受 １４、１５ アンギュラ玉軸受 ２５ 予圧調整リング ２９ 予圧調整スリーブ ３１ 油圧経路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧力流体の供給で外輪を径方向に収縮さ
   せて予圧を調整する円筒ころ軸受と、圧力流体の供給に
   より軸受外輪を軸方向に移動させてアキシャルすきまを
   変えるアンギュラ玉軸受とで主軸を回転自在に支持し、
   前記円筒ころ軸受とアンギュラ玉軸受とに、同一の予圧
   調整用圧力流体を、同時に供給するようにしたことを特
   徴とする軸受予圧調整式主軸ユニット。