JPH08312646A - 流体潤滑軸受 - Google Patents
流体潤滑軸受Info
- Publication number
- JPH08312646A JPH08312646A JP11994895A JP11994895A JPH08312646A JP H08312646 A JPH08312646 A JP H08312646A JP 11994895 A JP11994895 A JP 11994895A JP 11994895 A JP11994895 A JP 11994895A JP H08312646 A JPH08312646 A JP H08312646A
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- Japan
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- bearing
- spindle
- rotation speed
- performance
- fluid
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- Sliding-Contact Bearings (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 スピンドルの軸膨張量が増加しても、軸受隙
間を自動的に補正することができ、安定した軸受性能を
維持できる流体潤滑軸受を提供すること。 【構成】 流体潤滑軸受10は、軸受部12に設けられた温
度調整手段14と、スピンドル11の回転速度を検出する回
転速度検出器15と、この検出器15からの回転速度信号に
応じて前記温度調整手段14を制御して前記軸受部12内径
を法線方向に膨張・収縮させる制御手段16とを備える。
スピンドル11と軸受部12とは、軸受部12の温度を調整す
ることで同様に膨張・縮小するため、軸受隙間13が常に
ほぼ一定間隔に保持され、軸受性能の変化も極めて小さ
くなり、常時安定した軸受性能が得られる。
間を自動的に補正することができ、安定した軸受性能を
維持できる流体潤滑軸受を提供すること。 【構成】 流体潤滑軸受10は、軸受部12に設けられた温
度調整手段14と、スピンドル11の回転速度を検出する回
転速度検出器15と、この検出器15からの回転速度信号に
応じて前記温度調整手段14を制御して前記軸受部12内径
を法線方向に膨張・収縮させる制御手段16とを備える。
スピンドル11と軸受部12とは、軸受部12の温度を調整す
ることで同様に膨張・縮小するため、軸受隙間13が常に
ほぼ一定間隔に保持され、軸受性能の変化も極めて小さ
くなり、常時安定した軸受性能が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、流体潤滑軸受に係り、
特に遠心力や潤滑流体のせん断発熱による軸膨張が軸受
性能に影響するような高速で回転する加工機械等の回転
スピンドルを軸支する流体潤滑軸受に利用できる。
特に遠心力や潤滑流体のせん断発熱による軸膨張が軸受
性能に影響するような高速で回転する加工機械等の回転
スピンドルを軸支する流体潤滑軸受に利用できる。
【０００２】
【背景技術】一般的な回転スピンドルの案内要素として
は、転がり・滑り軸受および流体潤滑軸受が利用されて
いた。このうち、転がり・滑り軸受では、振動、弾性変
形、スチィックスリップなどの問題があるので、高精度
・高速回転が要求される場合は、通常、流体潤滑軸受が
用いられている。例えば、高精度・高速回転を必要とす
る工作機械等においては、回転スピンドルの高速化が進
み、現在では数万回転以上の回転スピンドルも広く用い
られるようになり、このような回転スピンドルは流体潤
滑軸受で支持していた。従来の流体潤滑軸受５０として
は、図３に示すように、スピンドル５１と軸受部５２間
の軸受隙間５３に圧縮空気を供給することでスピンドル
５１を非接触状態で軸支する静圧空気軸受等が用いられ
ていた。
は、転がり・滑り軸受および流体潤滑軸受が利用されて
いた。このうち、転がり・滑り軸受では、振動、弾性変
形、スチィックスリップなどの問題があるので、高精度
・高速回転が要求される場合は、通常、流体潤滑軸受が
用いられている。例えば、高精度・高速回転を必要とす
る工作機械等においては、回転スピンドルの高速化が進
み、現在では数万回転以上の回転スピンドルも広く用い
られるようになり、このような回転スピンドルは流体潤
滑軸受で支持していた。従来の流体潤滑軸受５０として
は、図３に示すように、スピンドル５１と軸受部５２間
の軸受隙間５３に圧縮空気を供給することでスピンドル
５１を非接触状態で軸支する静圧空気軸受等が用いられ
ていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな流体潤滑軸受５０では、高速回転に伴い、スピンド
ル５１の遠心力や潤滑流体（圧縮空気）のせん断発熱に
よって生じるスピンドル５１の軸膨張量が無視できない
量となり、軸受隙間５３の寸法Ｌが減少して流体潤滑軸
受５０の性能が低下し、加工精度等に影響を与えてしま
うという問題があった。
うな流体潤滑軸受５０では、高速回転に伴い、スピンド
ル５１の遠心力や潤滑流体（圧縮空気）のせん断発熱に
よって生じるスピンドル５１の軸膨張量が無視できない
量となり、軸受隙間５３の寸法Ｌが減少して流体潤滑軸
受５０の性能が低下し、加工精度等に影響を与えてしま
うという問題があった。
【０００４】本発明の目的は、高速回転に伴い、スピン
ドルの軸膨張量が増加しても、軸受隙間の寸法を自動的
に補正してその変化を極めて小さくすることができ、安
定した軸受性能を維持することができる流体潤滑軸受を
提供することにある。
ドルの軸膨張量が増加しても、軸受隙間の寸法を自動的
に補正してその変化を極めて小さくすることができ、安
定した軸受性能を維持することができる流体潤滑軸受を
提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の流体潤滑軸受
は、回転に伴い軸膨張するスピンドルを潤滑流体で軸支
する流体潤滑軸受において、軸受部を加熱・冷却してそ
の温度を調整する温度調整手段（加熱・冷却手段）を設
けるとともに、スピンドルの回転速度を検出する速度検
出手段を設け、この速度検出手段より得られた回転速度
の信号に応じて前記温度調整手段を制御して前記軸受部
内径を法線方向に膨張・収縮させる制御手段を設けたこ
とを特徴とするものである。
は、回転に伴い軸膨張するスピンドルを潤滑流体で軸支
する流体潤滑軸受において、軸受部を加熱・冷却してそ
の温度を調整する温度調整手段（加熱・冷却手段）を設
けるとともに、スピンドルの回転速度を検出する速度検
出手段を設け、この速度検出手段より得られた回転速度
の信号に応じて前記温度調整手段を制御して前記軸受部
内径を法線方向に膨張・収縮させる制御手段を設けたこ
とを特徴とするものである。
【０００６】
【作用】本発明においては、スピンドルの回転に伴って
軸が膨張すると、制御手段は、速度検出手段で得られた
スピンドルの回転速度に応じて軸受部の温度調整手段を
制御して軸受部の温度を制御し、軸受部の内径側をその
法線方向外側に膨張させる。また、スピンドルの回転が
低下して軸が縮小されると、制御手段は、温度調整手段
を制御して軸受部の温度を調整し、軸受部内径側をその
法線方向内側に縮小させる。これにより、スピンドルと
軸受部とが同様に膨張・縮小するため、軸受隙間寸法が
常にほぼ一定に保持され、軸受性能の変化も極めて小さ
くなり、常時安定した軸受性能が得られる。
軸が膨張すると、制御手段は、速度検出手段で得られた
スピンドルの回転速度に応じて軸受部の温度調整手段を
制御して軸受部の温度を制御し、軸受部の内径側をその
法線方向外側に膨張させる。また、スピンドルの回転が
低下して軸が縮小されると、制御手段は、温度調整手段
を制御して軸受部の温度を調整し、軸受部内径側をその
法線方向内側に縮小させる。これにより、スピンドルと
軸受部とが同様に膨張・縮小するため、軸受隙間寸法が
常にほぼ一定に保持され、軸受性能の変化も極めて小さ
くなり、常時安定した軸受性能が得られる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は、本発明を従来の静圧空気軸受に適用し
た実施例の要部を示す構成図である。本実施例の流体潤
滑軸受１０は、スピンドル１１および軸受部１２間の軸
受隙間１３に圧縮空気などの潤滑流体を供給してスピン
ドル１１を非接触状態で支持している。
明する。図１は、本発明を従来の静圧空気軸受に適用し
た実施例の要部を示す構成図である。本実施例の流体潤
滑軸受１０は、スピンドル１１および軸受部１２間の軸
受隙間１３に圧縮空気などの潤滑流体を供給してスピン
ドル１１を非接触状態で支持している。
【０００８】軸受部１２には、図２にも示すように、そ
の円周方向に９０度間隔で計４カ所に温度調整手段１４
が配置されている。この温度調整手段１４は、例えば、
ヒートパイプ、ペルチェ素子、ヒータなどで構成され、
軸受部１２を加熱あるいは冷却してその温度を調整する
ことで、その内径側を内周法線方向に均等に膨張・収縮
できるようにされている。
の円周方向に９０度間隔で計４カ所に温度調整手段１４
が配置されている。この温度調整手段１４は、例えば、
ヒートパイプ、ペルチェ素子、ヒータなどで構成され、
軸受部１２を加熱あるいは冷却してその温度を調整する
ことで、その内径側を内周法線方向に均等に膨張・収縮
できるようにされている。
【０００９】また、流体潤滑軸受１０には、速度検出手
段としてスピンドル１１の回転速度を検出するタコジェ
ネレータ等の回転速度検出器１５が設けられている。さ
らに、回転速度検出器１５から出力されるスピンドル１
１の回転速度信号に基づいて前記温度調整手段１４を制
御する制御手段としての制御装置１６が配置されてい
る。
段としてスピンドル１１の回転速度を検出するタコジェ
ネレータ等の回転速度検出器１５が設けられている。さ
らに、回転速度検出器１５から出力されるスピンドル１
１の回転速度信号に基づいて前記温度調整手段１４を制
御する制御手段としての制御装置１６が配置されてい
る。
【００１０】このような本実施例においては、予めスピ
ンドル１１の回転速度に応じた軸膨張量δc を測定する
とともに、軸受部１２の内径を軸膨張量δc にほぼ等し
い変形量δt に膨張・収縮させる温度調整手段１４の制
御量を求め、スピンドル１１の回転速度と温度調整手段
１４の制御量との対応関係データを制御装置１６に設定
しておく。
ンドル１１の回転速度に応じた軸膨張量δc を測定する
とともに、軸受部１２の内径を軸膨張量δc にほぼ等し
い変形量δt に膨張・収縮させる温度調整手段１４の制
御量を求め、スピンドル１１の回転速度と温度調整手段
１４の制御量との対応関係データを制御装置１６に設定
しておく。
【００１１】そして、スピンドル１１を高速回転させる
と、スピンドル１１は遠心力や圧縮空気などの潤滑流体
のせん断発熱によって軸膨張量δc だけ膨張する。一
方、制御装置１６は、回転速度検出器１５で検出される
スピンドル１１の回転速度に応じて温度調整手段１４を
制御し、軸受部１２の内径をその法線方向外側に変形量
δt だけ膨張させる。このときの軸受隙間１３の寸法
Ｌ’は、膨張前の軸受隙間１３の寸法Ｌとほぼ同じとな
る。また、スピンドル１１の回転速度が落ちて軸が収縮
すると、制御装置１６はその回転速度の低下に応じて温
度調整手段１４を制御し、軸受部１２の内径をその法線
方向にスピンドル１１の収縮量とほぼ同じ変形量で収縮
させる。これにより、軸受隙間１３が自動的に補正され
て常にほぼ一定間隔に維持され、軸受性能の変化も極め
て小さくなる。
と、スピンドル１１は遠心力や圧縮空気などの潤滑流体
のせん断発熱によって軸膨張量δc だけ膨張する。一
方、制御装置１６は、回転速度検出器１５で検出される
スピンドル１１の回転速度に応じて温度調整手段１４を
制御し、軸受部１２の内径をその法線方向外側に変形量
δt だけ膨張させる。このときの軸受隙間１３の寸法
Ｌ’は、膨張前の軸受隙間１３の寸法Ｌとほぼ同じとな
る。また、スピンドル１１の回転速度が落ちて軸が収縮
すると、制御装置１６はその回転速度の低下に応じて温
度調整手段１４を制御し、軸受部１２の内径をその法線
方向にスピンドル１１の収縮量とほぼ同じ変形量で収縮
させる。これにより、軸受隙間１３が自動的に補正され
て常にほぼ一定間隔に維持され、軸受性能の変化も極め
て小さくなる。
【００１２】このような本実施例によれば、スピンドル
１１が回転して軸が膨張・収縮しても、その回転速度つ
まりスピンドル１１の軸膨張量δc に応じて制御装置１
６が温度調整手段１４を制御するため、軸受部１２の内
径を自動的に膨張・収縮することができて軸受隙間１３
を常にほぼ一定間隔に維持することができる。このた
め、軸受性能の変化を極めて小さくでき、安定した軸受
性能を常に維持することができる。従って、工作機械等
における軸受性能の低下による精度低下を防止すること
ができるとともに、かじり等による軸受部１２やスピン
ドル１１の損傷も確実に防止することができる。
１１が回転して軸が膨張・収縮しても、その回転速度つ
まりスピンドル１１の軸膨張量δc に応じて制御装置１
６が温度調整手段１４を制御するため、軸受部１２の内
径を自動的に膨張・収縮することができて軸受隙間１３
を常にほぼ一定間隔に維持することができる。このた
め、軸受性能の変化を極めて小さくでき、安定した軸受
性能を常に維持することができる。従って、工作機械等
における軸受性能の低下による精度低下を防止すること
ができるとともに、かじり等による軸受部１２やスピン
ドル１１の損傷も確実に防止することができる。
【００１３】また、前記軸受部１２の内径の膨張や収縮
は、軸受部１２に設けた温度調整手段１４を制御装置１
６で制御するだけで行えるため、制御が容易で取り扱い
も簡単であり、長期間安定して運転することができる。
さらに、前記軸受部１２の内径の膨張や収縮による軸受
隙間１３の補正は、回転速度検出器１５および制御装置
１６により、スピンドル１１の回転に伴い自動的に行わ
れるため、作業者が何ら操作する必要もなく、工作機械
等の操作性も低下することがなく、作業性を向上するこ
とができる。
は、軸受部１２に設けた温度調整手段１４を制御装置１
６で制御するだけで行えるため、制御が容易で取り扱い
も簡単であり、長期間安定して運転することができる。
さらに、前記軸受部１２の内径の膨張や収縮による軸受
隙間１３の補正は、回転速度検出器１５および制御装置
１６により、スピンドル１１の回転に伴い自動的に行わ
れるため、作業者が何ら操作する必要もなく、工作機械
等の操作性も低下することがなく、作業性を向上するこ
とができる。
【００１４】以上、本発明について好適な実施例を挙げ
て説明したが、本発明はこの実施例に限定されるもので
はなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の
改良並びに設計の変更が可能なことは勿論である。例え
ば、流体潤滑軸受１０の潤滑流体は、圧縮空気に限ら
ず、潤滑油等の適宜な潤滑流体を用いることができる。
また、温度調整手段１４は、９０度間隔で計４カ所に配
置されるものに限らず、軸受部１２の円周方向全体に渡
って配置するなどしてもよく、要するに軸受部１２の内
周側をその法線方向に均等に膨張・収縮できるものであ
ればよい。
て説明したが、本発明はこの実施例に限定されるもので
はなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の
改良並びに設計の変更が可能なことは勿論である。例え
ば、流体潤滑軸受１０の潤滑流体は、圧縮空気に限ら
ず、潤滑油等の適宜な潤滑流体を用いることができる。
また、温度調整手段１４は、９０度間隔で計４カ所に配
置されるものに限らず、軸受部１２の円周方向全体に渡
って配置するなどしてもよく、要するに軸受部１２の内
周側をその法線方向に均等に膨張・収縮できるものであ
ればよい。
【００１５】また、本発明の流体潤滑軸受１０は、静圧
軸受および動圧軸受のいずれも適用可能である。さら
に、本発明の流体潤滑軸受１０は、工作機械のスピンド
ルの支持に限らず、各種機械のスピンドル支持に広く利
用することができ、特にスピンドルの遠心力や潤滑流体
のせん断発熱による軸膨張が軸受性能に影響するような
速度で回転する流体潤滑軸受に適している。
軸受および動圧軸受のいずれも適用可能である。さら
に、本発明の流体潤滑軸受１０は、工作機械のスピンド
ルの支持に限らず、各種機械のスピンドル支持に広く利
用することができ、特にスピンドルの遠心力や潤滑流体
のせん断発熱による軸膨張が軸受性能に影響するような
速度で回転する流体潤滑軸受に適している。
【００１６】
【発明の効果】このような本発明の流体潤滑軸受によれ
ば、高速回転に伴い、スピンドルの軸膨張量が増加して
も、軸受隙間を自動的に補正してその間隔寸法の変化を
極めて小さくすることができ、軸受性能の変化を極めて
小さくすることができて安定した軸受性能を維持するこ
とができるという効果がある。
ば、高速回転に伴い、スピンドルの軸膨張量が増加して
も、軸受隙間を自動的に補正してその間隔寸法の変化を
極めて小さくすることができ、軸受性能の変化を極めて
小さくすることができて安定した軸受性能を維持するこ
とができるという効果がある。
【図１】本発明の一実施例の流体潤滑軸受の要部を示す
構成図である。
構成図である。
【図２】前記実施例の流体潤滑軸受の要部を示す平断面
図である。
図である。
【図３】本発明の背景技術である一般的な流体潤滑軸受
を示す構成図である。
を示す構成図である。
１０ 流体潤滑軸受 １１ スピンドル １２ 軸受部 １３ 軸受隙間 １４ 温度調整手段 １５ 回転速度検出器 １６ 制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡本 清和 茨城県つくば市上横場430−１ 株式会社 ミツトヨ内
Claims (1)
- 【請求項１】 回転に伴い軸膨張するスピンドルを潤滑
流体で軸支する流体潤滑軸受において、 軸受部に設けられた温度調整手段と、スピンドルの回転
速度を検出する速度検出手段と、この速度検出手段によ
り得られた回転速度の信号に応じて前記温度調整手段を
制御して前記軸受部内径を法線方向に膨張・収縮させる
制御手段とを備えることを特徴とする流体潤滑軸受。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11994895A JPH08312646A (ja) | 1995-05-18 | 1995-05-18 | 流体潤滑軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11994895A JPH08312646A (ja) | 1995-05-18 | 1995-05-18 | 流体潤滑軸受 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08312646A true JPH08312646A (ja) | 1996-11-26 |
Family
ID=14774151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11994895A Withdrawn JPH08312646A (ja) | 1995-05-18 | 1995-05-18 | 流体潤滑軸受 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08312646A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6571461B2 (en) | 2000-04-04 | 2003-06-03 | Esec Trading Sa | Linear guide with an air bearing having provision for heating a support element of the linear guide to maintain fluid gap |
-
1995
- 1995-05-18 JP JP11994895A patent/JPH08312646A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6571461B2 (en) | 2000-04-04 | 2003-06-03 | Esec Trading Sa | Linear guide with an air bearing having provision for heating a support element of the linear guide to maintain fluid gap |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020806 |