JPH0835520A - Preload adjusting device for main shaft bearing - Google Patents

Preload adjusting device for main shaft bearing

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JPH0835520A
JPH0835520A JP17542594A JP17542594A JPH0835520A JP H0835520 A JPH0835520 A JP H0835520A JP 17542594 A JP17542594 A JP 17542594A JP 17542594 A JP17542594 A JP 17542594A JP H0835520 A JPH0835520 A JP H0835520A
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JP
Japan
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preload
value
outer ring
ring body
actual
Prior art date
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Pending
Application number
JP17542594A
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Japanese (ja)
Inventor
Jiro Takashita
二郎 高下
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Hitachi Seiki Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Seiki Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0835520A publication Critical patent/JPH0835520A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a correct actual preload value without affected by thermal displacement in an axial direction due to the temperature rise of a bearing by providing a preload detection device for detecting an actual preload value on an axis same as that of the preload giving device for pressing the bearing through the side surface of an outer wheel body to give a preload. CONSTITUTION:In a preload giving device 5 such as a piezo actuator, an outer wheel body 4a is pushed from a side surface against the energizing force of an energizing means 9 to give a preload. An actual preload value, given by the preload giving device 5, is determined by arithmetically processing a detected signal from a preload detection device 6 such as a pressure sensor provided coaxially with the preload giving device 5. The optimum preload value in accordance with a main shaft rotation frequency is read out in a comparison circuit from a memory in a control device to be compared with an actual preload value. When both the sides do not conform, the drive of the preload giving device 5 is controlled by a compared result to increasingly/decreasingly adjust a preload value given to the outer wheel body 4a to make the actual preload value optimum in accordance with the rotation frequency of a main shaft 2.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、工作機械の主軸回転数
の変化に応じて、主軸軸受に付与される予荷重を前記主
軸回転数に応じた最適な値に増減調整できる主軸軸受の
予荷重調整装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spindle bearing pre-adjustment capable of adjusting the preload applied to the spindle bearing to an optimum value corresponding to the spindle rotation speed in accordance with a change in the spindle rotation speed of a machine tool. The present invention relates to a load adjusting device.

【0002】[0002]

【従来の技術】工作機械の主軸を回転自在に支持する転
がり軸受(以下、軸受と記載)は、その剛性を高めるた
めに、また、主軸軸線方向および半径方向の位置決めを
正確にするとともに回転精度を高めるために、軸受に予
荷重を付与することが一般的に行われている。そして、
高速回転時における軸受の焼付けや温度上昇を防止する
ために、主軸回転速度の増大に伴って前記予荷重を減少
させる予荷重の調整装置が、例えば、実開昭64−31
19号公報や特開平3−9116号公報等で開示されて
いる。これらの公報で開示されている予荷重調整装置
は、電圧を印加すると軸方向に延伸するという性質を有
する電歪素子からなるアクチュエータで軸受の外輪体を
側面から押圧するとともに、前記アクチュエータにより
付与される予荷重値を検出するために、外輪体の外周面
や外輪体に外嵌したスペーサスリーブの表面に、軸方向
の変位を検出できるように歪みゲージを取り付け、この
歪みゲージの検出信号を演算処理して求めた実際の予荷
重値(実予荷重値)に基づいてアクチュエータの駆動を
制御し、主軸回転速度に応じた最適な予荷重値に補正で
きるようにしている。
Rolling bearings (hereinafter referred to as bearings) for rotatably supporting a main shaft of a machine tool are used to increase the rigidity of the main shaft and to achieve accurate positioning in the axial direction and radial direction of the main shaft, and to improve rotational accuracy. It is common practice to preload the bearings in order to increase And
In order to prevent seizure and temperature rise of the bearing during high-speed rotation, a preload adjusting device that reduces the preload with an increase in main shaft rotation speed is disclosed in, for example, Japanese Utility Model Laid-Open No. 64-31.
It is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 19 and Japanese Patent Laid-Open No. 3-9116. The preload adjusting devices disclosed in these publications press the outer ring body of the bearing from the side surface with an actuator formed of an electrostrictive element having a property of extending in the axial direction when a voltage is applied, and the preload adjusting device is applied by the actuator. In order to detect the preload value, the strain gauge is attached to the outer peripheral surface of the outer ring body or the surface of the spacer sleeve fitted on the outer ring body so as to detect the axial displacement, and the detection signal of this strain gauge is calculated. The drive of the actuator is controlled based on the actual preload value (actual preload value) obtained by processing so that the preload value can be corrected to the optimum preload value according to the spindle rotation speed.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の予荷重調整装置においては、外輪体やスペーサスリ
ーブの軸方向の変位に基づいて予荷重値を求めているた
め、主軸回転速度の増大に伴い軸受の温度が上昇する
と、外輪体やスペーサスリーブに生じる軸方向の熱変位
も検出してしまい、正確な実予荷重値を求めることが困
難になるという問題がある。また、外輪体やスペーサス
リーブの外周面に歪みゲージを取り付けているため、歪
みゲージが剥がれたり断線したりして、長期間の使用に
は不向きであるうえ信頼性に乏しいという問題がある。
また、軸受交換時頭による組立作業時に、特殊な技術を
要するという問題点もある。本発明は上記の問題点に鑑
みてなされたもので、その目的とするところは、外輪体
やスペーサスリーブの熱歪みによる影響を受けにくく正
確な実予荷重値を求めることができるうえ、長期間の使
用にも十分に耐えることができ、信頼性の高い主軸軸受
の予荷重調整装置を提供することにある。
However, in the above-mentioned conventional preload adjusting device, since the preload value is obtained based on the axial displacement of the outer ring body and the spacer sleeve, the main shaft rotation speed increases. When the temperature of the bearing rises, the thermal displacement in the axial direction that occurs in the outer ring body and the spacer sleeve is also detected, which makes it difficult to obtain an accurate actual preload value. Further, since the strain gauge is attached to the outer peripheral surface of the outer ring body or the spacer sleeve, the strain gauge may be peeled off or broken, which makes it unsuitable for long-term use and has poor reliability.
Further, there is also a problem that a special technique is required at the time of assembling work by replacing the bearing. The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to obtain an accurate actual preload value that is unlikely to be affected by thermal strain of an outer ring body or a spacer sleeve, and for a long period of time. Another object of the present invention is to provide a highly reliable preload adjusting device for a main shaft bearing, which can withstand even the use of.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に本発明の工作機械の主軸軸受の予荷重調整装置は、工
作機械の主軸を回転自在に支持する転がり軸受の外輪体
に予荷重を付与するとともに、前記主軸の回転数の変化
に応じて前記予荷重を増減調整することのできる主軸軸
受の予荷重調整装置であって、前記外輪体の一側面から
付勢力を常時一方向側に付与する付勢手段と、この付勢
手段に抗して前記外輪体の他側面を他方向側に押圧し、
前記外輪体を通じて前記転がり軸受に所定の予荷重を付
与する予荷重付与装置と、この予荷重付与装置と同一の
軸線上に設けられ、前記予荷重付与装置によって前記外
輪体に付与される実予荷重値を検出するための予荷重検
出装置と、主軸回転数に最適の予荷重値を記憶する記憶
手段と、主軸回転数に応じて前記記憶手段から読み出さ
れた最適予荷重値と前記予荷重検出手段が検出した実予
荷重値とを比較する比較手段と、この比較結果が一致し
ないときに前記実予荷重値に基づいて前記予荷重付与装
置の駆動を制御する駆動制御手段とからなる制御装置と
からなることを特徴とする。また、前記予荷重付与装置
は、電圧を印加または電荷量を注入することにより軸線
方向に延伸する電歪素子としてもよい。さらに、前記予
荷重検出装置は、圧力を加えることにより電極間に電荷
を生じる電歪素子としてもよい。
In order to solve the above problems, a preload adjusting device for a spindle bearing of a machine tool according to the present invention applies a preload to an outer ring body of a rolling bearing that rotatably supports a spindle of a machine tool. A preload adjusting device for a main shaft bearing capable of increasing and decreasing the preload according to a change in the number of revolutions of the main shaft, in which a biasing force is constantly applied from one side surface of the outer ring body to one direction side. Biasing means for applying, and pressing the other side surface of the outer ring body in the other direction against the biasing means,
A preload applying device for applying a predetermined preload to the rolling bearing through the outer ring body, and an actual preload device provided on the same axis as the preload applying device and applied to the outer ring body by the preload applying device. A preload detection device for detecting a load value, a storage unit for storing an optimum preload value for the spindle speed, an optimum preload value and the preload value read from the storage unit according to the spindle speed. Comparing means for comparing the actual preload value detected by the load detecting means, and drive control means for controlling the drive of the preload applying device based on the actual preload value when the comparison results do not match. And a control device. Further, the preload applying device may be an electrostrictive element that extends in the axial direction by applying a voltage or injecting a charge amount. Further, the preload detection device may be an electrostrictive element that generates charges between electrodes by applying pressure.

【0005】[0005]

【作用】本発明は上述のように構成されているので以下
のように作用する。ピエゾアクチュエータや流体圧シリ
ンダなどの予荷重付与装置は、付勢手段の付勢力に抗し
て外輪体を側面から押し、予荷重を付与する。前記予荷
重付与装置により付与される実予荷重値は、予荷重付与
装置と同軸上に設けられた圧力センサなどの予荷重検出
装置からの検出信号を演算処理して求められる。主軸回
転数に応じた最適予荷重値は、制御装置内の記憶手段か
ら比較手段に読み出され、この比較手段で実予荷重値と
の比較が行われる。両者が一致しないときには、比較手
段は比較結果を駆動制御手段に出力し、駆動制御手段は
予荷重付与装置の駆動を制御して外輪体に付与する予荷
重値を増減調整する。上記動作の繰り返しにより、軸受
の外輪体に付与される実予荷重値は主軸の回転数に応じ
た最適のものにすることができる。
Since the present invention is constructed as described above, it operates as follows. A preload applying device such as a piezo actuator or a fluid pressure cylinder applies a preload by pushing the outer ring body from the side against the urging force of the urging means. The actual preload value given by the preload applying device is obtained by arithmetically processing a detection signal from a preload detecting device such as a pressure sensor provided coaxially with the preload applying device. The optimum preload value according to the spindle rotational speed is read out from the storage means in the control device to the comparison means, and this comparison means compares it with the actual preload value. When the two do not match, the comparison means outputs the comparison result to the drive control means, and the drive control means controls the drive of the preload applying device to increase / decrease the preload value applied to the outer race. By repeating the above operation, the actual preload value applied to the outer ring body of the bearing can be optimized according to the rotation speed of the main shaft.

【0006】[0006]

【実施例】本発明の好適な一実施例を図面に従って詳細
に説明する。図1は本発明の予荷重調整装置を設けた主
軸頭の主要部の断面図である。先端にツールTが着脱自
在に装着される主軸2は、軸受3,4によりハウジング
1内で回転自在に支持されている。軸受3,4として
は、主軸2に外嵌された内輪体4bと外輪体4aとの間
に回転自在なローラやボールである転動体4cを介在さ
せてなる玉軸受(アンギュラ玉軸受やみぞ玉軸受等)や
ころ軸受(円筒ころ軸受や円すいころ軸受等)が一般的
である。外輪体4aは、ハウジング1内に設けられた戻
しばねやゴムなどの弾性体からなる付勢手段9により、
外輪体4aの一側面と係合する係合部材9aを介して、
一側面側から常時主軸先端に向けて付勢されている。こ
の付勢手段9は、外輪体4aの一側面に沿って均等間隔
で複数箇所(この実施例では3か所)に設けられてい
る。また、軸受4の外輪体4aには、外輪体4aの他側
面と係合できるつば部7aを有する環状のリテーナ7
が、軸受4と同心状に外嵌されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of a main part of a spindle head provided with a preload adjusting device of the present invention. The spindle 2 having a tool T removably attached to its tip is rotatably supported in the housing 1 by bearings 3 and 4. As the bearings 3 and 4, ball bearings (angular ball bearings or groove balls) in which a rotatable roller or rolling element 4c which is a ball are interposed between an inner ring body 4b and an outer ring body 4a which are fitted onto the main shaft 2 are provided. Bearings) and roller bearings (cylindrical roller bearings, tapered roller bearings, etc.) are common. The outer ring body 4a is urged by a biasing means 9 formed of an elastic body such as a return spring or rubber provided in the housing 1.
Through an engaging member 9a that engages with one side surface of the outer race 4a,
It is always urged from one side toward the tip of the spindle. The biasing means 9 are provided at a plurality of locations (three locations in this embodiment) at equal intervals along one side surface of the outer ring body 4a. Further, the outer ring body 4a of the bearing 4 has an annular retainer 7 having a collar portion 7a that can be engaged with the other side surface of the outer ring body 4a.
Is fitted concentrically with the bearing 4.

【0007】軸受4を挟んで付勢手段9の反対側には、
リテーナ7のつば部7aを介して外輪体4aの他側面を
押圧し、付勢手段9の付勢力に抗して外輪体4aに所定
の予荷重を付与する予荷重付与装置5が設けられてい
る。この予荷重付与装置5は、軸受4よりも主軸先端側
のハウジング1内に形成された挿着部1aに嵌装されて
いるとともに、付勢手段9と同様に外輪体4の他側面に
沿って均等間隔で3か所に設けられている。なお、図1
において符号8aは予荷重付与装置5を駆動するための
リード線や圧力流体の供給管である。
On the opposite side of the urging means 9 with the bearing 4 interposed,
A preload applying device 5 is provided which presses the other side surface of the outer ring body 4a via the collar portion 7a of the retainer 7 and applies a predetermined preload to the outer ring body 4a against the urging force of the urging means 9. There is. The preload applying device 5 is fitted to the insertion portion 1a formed in the housing 1 on the tip side of the main shaft with respect to the bearing 4, and along the other side surface of the outer ring body 4 like the biasing means 9. Are evenly spaced at three locations. FIG.
In FIG. 8, reference numeral 8 a is a lead wire for driving the preload applying device 5 or a supply pipe for pressurized fluid.

【0008】前記した予荷重付与装置5としては、電圧
を印加または電荷量を注入することにより軸方向に延伸
する性質を有する電歪素子からなる公知のピエゾアクチ
ュエータとしてもよいし、ハウジング1外に設けられた
コンプレッサや油圧ポンプなどの図示しない流体供給装
置により所定圧力の圧力流体を発生させ、前記圧力流体
を供給されることにより駆動するエアシリンダや油圧シ
リンダなどの流体圧シリンダとしてもよい。このような
ピエゾアクチュエータを用いたものは、印加電圧または
注入電荷量を変化させることにより外輪体4aに付与す
る予荷重値を微細に調整することができ、主軸回転数の
変化に応じて予荷重値を精密に調整できるという利点が
ある。
The above-mentioned preload applying device 5 may be a known piezo actuator composed of an electrostrictive element having a property of being stretched in the axial direction by applying a voltage or injecting a charge amount, or it may be provided outside the housing 1. It may be a fluid pressure cylinder such as an air cylinder or a hydraulic cylinder that is driven by being supplied with the pressure fluid by generating a pressure fluid of a predetermined pressure by a fluid supply device (not shown) such as a provided compressor or hydraulic pump. In the case of using such a piezo actuator, the preload value applied to the outer ring body 4a can be finely adjusted by changing the applied voltage or the injected charge amount, and the preload value can be changed in accordance with the change in the spindle rotational speed. There is an advantage that the value can be adjusted precisely.

【0009】予荷重付与装置5の一端は挿着部1a内で
ハウジング1の内壁に当接し、他端は圧力センサなどの
予荷重検出装置6を挟んでリテーナ7のつば部7aに当
接している。予荷重検出装置6としては、セラミックや
水晶などピエゾ効果を有する物質間に電極を配置してな
る圧力センサ(ピエゾセンサ)を使用することができ
る。予荷重付与装置5により予荷重検出装置6に押圧力
が付与されると、電極間に電荷を生じる。この電荷によ
り電圧が発生し、この電圧は前記押圧力に比例してい
る。リード線8bを介して電圧信号または電荷を送出し
演算処理することにより、外輪体4aに付与される実際
の予荷重値(実予荷重値)を求めることができる。な
お、予荷重検出装置6はリテーナ7と予荷重付与装置5
との間に限らず、ハウジング1の内壁と予荷重付与装置
5との間に設けるものとしてもよい。
One end of the preload applying device 5 comes into contact with the inner wall of the housing 1 in the insertion portion 1a, and the other end comes into contact with the flange portion 7a of the retainer 7 with the preload detecting device 6 such as a pressure sensor interposed therebetween. There is. As the preload detection device 6, a pressure sensor (piezosensor) in which electrodes are arranged between substances having a piezoelectric effect such as ceramics or crystal can be used. When a pressing force is applied to the preload detecting device 6 by the preload applying device 5, electric charges are generated between the electrodes. A voltage is generated by this electric charge, and this voltage is proportional to the pressing force. An actual preload value (actual preload value) applied to the outer ring body 4a can be obtained by sending out a voltage signal or electric charge through the lead wire 8b and performing arithmetic processing. The preload detection device 6 includes a retainer 7 and a preload application device 5.
The preloading device 5 may be provided between the inner wall of the housing 1 and the preloading device 5.

【0010】また、予荷重検出装置6を前記したような
ピエゾセンサとした場合には、同様の電歪素子からなる
ピエゾアクチュエータと組み合わせることにより、予荷
重付与装置5と予荷重検出装置6を一体に構成すること
ができるようになる。図2は、予荷重検出装置を一体に
内蔵した予荷重付与装置の説明図にかかり、その縦断面
図である。薄肉円筒状のケース体10内には、ピエゾ効
果を有する物質の両側を薄膜状の電極11,11・・で
挟んでなる電歪素子12,12・・が非常に薄肉の円筒
体であるケース体10の軸線に沿って複数個積層されて
いる。積層された電歪素子12,12・・の一端は絶縁
板13を介してボルト15によりケース体10の底部に
固定され、他端はケース体10内に嵌装された支持部材
17にボルト16によって固定されている。また、外輪
体4a側に開口するケース体10の開口部10aにはキ
ャップ18が螺入され、支持部材17と当接している。
すなわち、電歪素子12,12・・は、両端を拘束され
た状態でケース体10内に封入されているわけである。
When the preload detecting device 6 is a piezo sensor as described above, the preload applying device 5 and the preload detecting device 6 are integrated with each other by combining with the piezo actuator composed of the same electrostrictive element. Be able to configure. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of an explanatory view of a preload applying device integrally incorporating a preload detecting device. A case in which electrostrictive elements 12, 12, ..., which are formed by sandwiching both sides of a substance having a piezo effect between thin film electrodes 11, 11, .. A plurality of layers are stacked along the axis of the body 10. One end of the laminated electrostrictive elements 12, 12, ... Is fixed to the bottom of the case body 10 by a bolt 15 via an insulating plate 13, and the other end is fixed to a support member 17 fitted in the case body 10 by a bolt 16. Is fixed by. A cap 18 is screwed into the opening 10a of the case body 10 that opens toward the outer ring body 4a and is in contact with the support member 17.
That is, the electrostrictive elements 12, 12, ... Are enclosed in the case body 10 with both ends being restrained.

【0011】積層された複数個の電歪素子12,12・
・のうち、一端側から所定長さ部分は,電圧の印加また
は電荷量の注入により軸線方向に延伸するアクチュエー
タ部Aで、他端側の残りの部分は、アクチュエータ部A
の延伸により付与される押圧力に比例して電圧または電
荷を生じさせるセンサ部Bである。アクチュエータ部A
とセンサ部Bとは絶縁板13によって仕切られている。
また、アクチュエータ部Aおよびセンサ部Bを構成する
各電歪素子12,12・・の電極11,11には、それ
ぞれリード線18a,18bが接続されている。一方の
リード線18aからアクチュエータ部Aを構成する電歪
素子12,12・・に電圧が印加または電荷量が注入さ
れると、アクチュエータ部Aが軸方向に延伸し、ケース
体10を軸方向に膨張させるとともにリテーナ7を介し
て外輪体4aの他側面を押圧する。これにより、センサ
部Bに押圧力が付与されるので、センサ部Bを構成する
電歪素子12,12・・の電極11,11間に電圧また
は電荷が生じる。この電圧または電荷信号は、他方のリ
ード線18bを経て増幅器等に送出される。発生する電
圧の大きさと実予荷重値とは比例関係にあるので、前記
電圧信号を演算処理することにより実予荷重値を求める
ことができる。このように、予荷重検出装置6を一体に
組み込んだ予荷重付与装置5によれば、工作機械の組み
立て時における予荷重調整装置の取り付けが容易になる
ほか、故障等が生じた場合にも予荷重付与装置5および
予荷重検出装置6を一体として交換すればよいので、保
守,点検が極めて容易になるという特徴がある。
A plurality of laminated electrostrictive elements 12, 12, ...
Of the actuator part A extending in the axial direction by applying a voltage or injecting a charge amount, and the remaining part on the other end side is the actuator part A.
The sensor unit B generates a voltage or an electric charge in proportion to the pressing force applied by the stretching. Actuator part A
The sensor section B is separated from the sensor section B by an insulating plate 13.
Further, lead wires 18a, 18b are connected to the electrodes 11, 11 of the electrostrictive elements 12, 12, ... Constituting the actuator section A and the sensor section B, respectively. When a voltage is applied or an electric charge is injected from one of the lead wires 18a to the electrostrictive elements 12, 12, ... Constituting the actuator section A, the actuator section A extends in the axial direction and the case body 10 moves in the axial direction. While inflating, the other side surface of the outer ring body 4a is pressed via the retainer 7. As a result, a pressing force is applied to the sensor section B, so that a voltage or electric charge is generated between the electrodes 11, 11 of the electrostrictive elements 12, 12 ,. This voltage or charge signal is sent to the amplifier or the like via the other lead wire 18b. Since the magnitude of the generated voltage and the actual preload value are in a proportional relationship, the actual preload value can be obtained by calculating the voltage signal. As described above, according to the preload applying device 5 in which the preload detecting device 6 is integrally incorporated, the preload adjusting device can be easily attached at the time of assembling the machine tool, and the preload adjusting device 5 can be installed even when a failure occurs. Since the load applying device 5 and the preload detecting device 6 may be replaced as a unit, there is a feature that maintenance and inspection are extremely easy.

【0012】次に、予荷重検出装置6により検出された
実予荷重値に基づいて予荷重付与装置の作動を制御する
制御手順を、図3の制御ブロック図に従って説明する。
図3において(a)は予荷重付与装置がピエゾアクチュ
エータ5aである場合の制御ブロック図の一例で、
(b)は予荷重付与装置が流体圧シリンダ5bである場
合の制御ブロック図の一例である。まず、図3(a)で
示すピエゾアクチュエータ5aの場合について説明す
る。制御装置20内に設けられた記憶手段としてのメモ
リ21には、主軸回転数に応じた最適予荷重値が予め記
憶されている。主軸回転数と最適予荷重値とは反比例の
関係にあり、主軸回転数と最適予荷重値との関係を示す
データから主軸回転数に応じた最適予荷重値を容易に求
めることができる。主軸回転数が制御装置20に入力さ
れると、制御装置20はメモリ21から当該主軸回転数
に応じた最適予荷重値を読み出して比較回路22に送信
する。一方、予荷重検出装置6から出力された電圧信号
は、増幅器24で増幅され、演算処理部25で実予荷重
値が求められる。なお、予荷重検出装置6からの出力が
電荷の場合には、チャージアンプ(電荷増幅器)により
電荷が電圧に変換されるとともに増幅され、演算処理部
25で実予荷重が求められる。
Next, a control procedure for controlling the operation of the preload applying device based on the actual preload value detected by the preload detecting device 6 will be described with reference to the control block diagram of FIG.
In FIG. 3, (a) is an example of a control block diagram when the preload applying device is the piezo actuator 5a.
(B) is an example of a control block diagram when the preloading device is the fluid pressure cylinder 5b. First, the case of the piezoelectric actuator 5a shown in FIG. 3A will be described. An optimum preload value according to the spindle speed is stored in advance in a memory 21 as a storage means provided in the control device 20. The spindle speed and the optimum preload value are in inverse proportion to each other, and the optimum preload value corresponding to the spindle speed can be easily obtained from the data showing the relationship between the spindle speed and the optimum preload value. When the spindle rotation speed is input to the control device 20, the control device 20 reads the optimum preload value corresponding to the spindle rotation speed from the memory 21 and sends it to the comparison circuit 22. On the other hand, the voltage signal output from the preload detection device 6 is amplified by the amplifier 24, and the actual preload value is obtained by the arithmetic processing unit 25. When the output from the preload detection device 6 is electric charge, the electric charge is converted and amplified by the charge amplifier (charge amplifier), and the actual preload is obtained by the arithmetic processing unit 25.

【0013】この実予荷重値は比較回路22で最適予荷
重値と比較される。この比較結果が、実予荷重値<最適
予荷重値の場合には、電荷注入回路23aがピエゾアク
チュエータ5aに電荷量を注入し、ピエゾアクチュエー
タ5aによる外輪体4a(図1参照)の押圧力を増大さ
せる。一方、実予荷重値>最適予荷重値の場合には、電
荷放出回路23bがピエゾアクチュエータ5aの注入電
荷量を減少させて前記押圧力を低減させる。図において
符号23cは、電荷注入回路23aおよび電荷放出回路
23bの高圧電源である。ピエゾアクチュエータ5aの
駆動による押圧力の増減調整結果は、予荷重検出装置6
により検出され、演算処理部25を経て比較回路22に
フィードバックされる。そして、上記した動作は、実予
荷重値と最適予荷重値が一致するまで繰り返される。
The comparison circuit 22 compares the actual preload value with the optimum preload value. When the comparison result shows that the actual preload value is less than the optimum preload value, the charge injection circuit 23a injects the charge amount into the piezo actuator 5a, and the piezo actuator 5a presses the outer ring body 4a (see FIG. 1). Increase. On the other hand, when the actual preload value> the optimum preload value, the charge discharging circuit 23b reduces the injected charge amount of the piezo actuator 5a to reduce the pressing force. In the figure, reference numeral 23c is a high voltage power supply for the charge injection circuit 23a and the charge discharge circuit 23b. The result of the increase / decrease adjustment of the pressing force by driving the piezo actuator 5a is the preload detection device 6
And is fed back to the comparison circuit 22 via the arithmetic processing unit 25. Then, the above-described operation is repeated until the actual preload value and the optimum preload value match.

【0014】次に、図3(b)で示す流体圧シリンダ5
bの場合について説明する。なお、この場合、流体圧シ
リンダ5bを駆動させる部分(図において符号23
a′,23c′で示す部分)を除いては、図3(a)の
ピエゾアクチュエータ5aの場合と変わりがないので、
図3(a)と同一の部分には同一の符号を付して詳しい
説明は省略する。比較回路22による比較結果が、実予
荷重値<最適予荷重値の場合には、比例電磁式リリーフ
弁や比例電磁式減圧弁等からなる比例電磁式圧力調整弁
23a′が流体圧シリンダ5bにエアや圧油などの圧力
流体を供給し、流体圧シリンダ5bによる外輪体4a
(図1参照)の押圧力を増大させる。一方、実予荷重値
>最適予荷重値の場合には、比例電磁式圧力調整弁23
a′が流体圧シリンダ5bに供給する流体の圧力を減少
させて前記押圧力を低減させる。図において符号23
c′は、流体圧シリンダに圧力流体を供給するための圧
力流体供給装置である。上記した動作は、図3(a)の
場合と同様、実予荷重値と最適予荷重値が一致するまで
繰り返される。
Next, the fluid pressure cylinder 5 shown in FIG. 3 (b).
The case of b will be described. In this case, the portion that drives the fluid pressure cylinder 5b (reference numeral 23 in the figure)
Except for the portions a ', 23c'), there is no difference from the case of the piezo actuator 5a of FIG.
The same parts as those in FIG. 3A are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. When the comparison result by the comparison circuit 22 shows that the actual preload value is less than the optimum preload value, the proportional solenoid pressure control valve 23a 'including a proportional solenoid relief valve, a proportional solenoid pressure reducing valve, etc. is connected to the fluid pressure cylinder 5b. The outer ring body 4a is supplied by a fluid pressure cylinder 5b by supplying a pressure fluid such as air or pressure oil.
The pressing force (see FIG. 1) is increased. On the other hand, when the actual preload value> the optimum preload value, the proportional electromagnetic pressure regulating valve 23
a'reduces the pressure of the fluid supplied to the fluid pressure cylinder 5b to reduce the pressing force. In the figure, reference numeral 23
Reference numeral c'denotes a pressure fluid supply device for supplying pressure fluid to the fluid pressure cylinder. The above-described operation is repeated until the actual preload value and the optimum preload value match, as in the case of FIG.

【0015】本発明の好適な実施例を説明してきたが、
本発明はこの実施例に限定されるものではない。例え
ば、予荷重付与装置5や付勢手段9は外輪体4aの側面
に沿って均等間隔で3か所に設けるものとしたが、外輪
体4aに均等に予荷重を付与できるものであれば2か所
でもよく、また、4か所以上であっても構わない。
Having described the preferred embodiment of the invention,
The invention is not limited to this example. For example, the preload applying device 5 and the urging means 9 are provided at three positions along the side surface of the outer ring body 4a at equal intervals, but if the preload can be evenly applied to the outer ring body 4a, it is 2 It may be provided in four places or more.

【0016】[0016]

【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、以下のような効果を奏する。実予荷重値を検出する
ための予荷重検出装置を、外輪体の側面を通して軸受を
押圧して予荷重を付与する予荷重付与装置と同一の軸線
上に設けたので、主軸回転数の増加にともなう軸受の温
度上昇による軸方向の熱変位の影響を受けることがな
く、正確な実予荷重値を求めることができ、主軸回転数
に応じた最適な予荷重を外輪体に付与して高精度な加工
を行うことができる。また、圧力センサを用いることに
より予荷重検出装置の寿命が長くなって信頼性の高い主
軸軸受の予荷重調整装置を得ることができる。そのう
え、予荷重調整装置の組み付けを容易に行うことができ
る。また、電歪素子からなるピエゾアクチュエータやピ
エゾセンサを用いることにより、予荷重検出装置を内蔵
した両者一体型の予荷重付与装置を得ることができ、構
成が極めて簡素なものになるうえ、精密な予荷重の調整
が可能になる。
Since the present invention is configured as described above, it has the following effects. Since the preload detection device for detecting the actual preload value is installed on the same axis as the preload application device that applies the preload by pressing the bearing through the side surface of the outer ring body, it is possible to increase the spindle speed. Accurate actual preload value can be obtained without being affected by axial thermal displacement due to bearing temperature rise, and optimum preload according to spindle speed is applied to outer ring body for high accuracy. Can be processed. Further, by using the pressure sensor, the life of the preload detecting device is extended, and a highly reliable preload adjusting device for the main shaft bearing can be obtained. Moreover, the preload adjusting device can be easily assembled. Also, by using a piezo actuator or piezo sensor made of electrostrictive elements, it is possible to obtain an integrated preloading device with a built-in preload detection device. The load can be adjusted.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例にかかり、予荷重調整装置を設
けた主軸主要部の断面側面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional side view of a main portion of a main shaft provided with a preload adjusting device according to an embodiment of the present invention.

【図2】電歪素子からなる予荷重検出装置を一体に内蔵
した予荷重付与装置の一実施例にかかり、その縦断面図
である。
FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of an embodiment of a preload applying device integrally incorporating a preload detecting device including an electrostrictive element.

【図3】予荷重付与装置の駆動を制御する制御ブロック
図で、(a)は予荷重付与装置がピエゾアクチュエータ
の場合、(b)は予荷重付与装置が流体圧シリンダの場
合である。
3A and 3B are control block diagrams for controlling the drive of the preload applying device. FIG. 3A is a case where the preload applying device is a piezo actuator, and FIG. 3B is a case where the preload applying device is a fluid pressure cylinder.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ハウジング 2 主軸 3,4 転がり軸受 4a 外輪体 5 予荷重付与装置 6 予荷重検出装置 7 リテーナ 9 付勢手段 10 ケース体 11 電極 12 電歪素子 20 制御装置 21 メモリ(記憶手段) 22 比較回路(比較手段) 23a 電荷注入回路 23a′ 比例電磁式圧力調整弁 23b 電荷放出回路 23c 高圧電源 23c′ 圧力流体供給装置 24 増幅器 25 演算処理部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Housing 2 Spindle 3,4 Rolling bearing 4a Outer ring body 5 Preload application device 6 Preload detection device 7 Retainer 9 Energizing means 10 Case body 11 Electrode 12 Electrostrictive element 20 Control device 21 Memory (memory means) 22 Comparison circuit ( Comparing means) 23a Charge injection circuit 23a 'Proportional electromagnetic pressure control valve 23b Charge discharge circuit 23c High-voltage power supply 23c' Pressure fluid supply device 24 Amplifier 25 Operation processing unit

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 工作機械の主軸を回転自在に支持する転
がり軸受の外輪体に予荷重を付与するとともに、前記主
軸の回転数の変化に応じて前記予荷重を増減調整するこ
とのできる主軸軸受の予荷重調整装置であって、 前記外輪体の一側面から付勢力を常時一方向側に付与す
る付勢手段と、 この付勢手段に抗して前記外輪体の他側面を他方向側に
押圧し、前記外輪体を通じて前記転がり軸受に所定の予
荷重を付与する予荷重付与装置と、 この予荷重付与装置と同一の軸線上に設けられ、前記予
荷重付与装置によって前記外輪体に付与される実予荷重
値を検出するための予荷重検出装置と、 主軸回転数に最適の予荷重値を記憶する記憶手段と、主
軸回転数に応じて前記記憶手段から読み出された最適予
荷重値と前記予荷重検出手段が検出した実予荷重値とを
比較する比較手段と、この比較結果が一致しないときに
前記実予荷重値に基づいて前記予荷重付与装置の駆動を
制御する駆動制御手段とからなる制御装置と、 からなることを特徴とする主軸軸受の予荷重調整装置。
1. A spindle bearing capable of applying a preload to an outer ring body of a rolling bearing that rotatably supports a spindle of a machine tool, and increasing or decreasing the preload in accordance with a change in the rotational speed of the spindle. Of the outer ring body, and a biasing means for constantly applying a biasing force from one side surface of the outer ring body to one direction side, and the other side surface of the outer ring body to the other direction side against the biasing means. A preload applying device that presses and applies a predetermined preload to the rolling bearing through the outer ring body, is provided on the same axis as the preload applying device, and is applied to the outer ring body by the preload applying device. Preload detection device for detecting the actual preload value, storage means for storing the optimum preload value for the spindle speed, and the optimum preload value read from the storage means according to the spindle speed. And the actual load detected by the preload detection means A control device comprising a comparison means for comparing the load value and a drive control means for controlling the drive of the preload applying device based on the actual preload value when the comparison result does not match. A preload adjusting device for the main spindle bearings.
【請求項2】 前記予荷重付与装置は、電圧を印加また
は電荷量を注入することにより軸線方向に延伸する電歪
素子であることを特徴とする請求項1に記載の主軸軸受
の予荷重調整装置。
2. The preload adjusting device for a main shaft bearing according to claim 1, wherein the preload applying device is an electrostrictive element that extends in the axial direction by applying a voltage or injecting a charge amount. apparatus.
【請求項3】 前記予荷重検出装置は、圧力を加えるこ
とにより電極間に電荷を生じる電歪素子であることを特
徴とする請求項1または請求項2に記載の主軸軸受の予
荷重調整装置。
3. The preload adjusting device for a main shaft bearing according to claim 1, wherein the preload detecting device is an electrostrictive element that generates an electric charge between electrodes by applying pressure. .
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