JPS63196302A - スピンドル回転支持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は軸受を用いてスピンドルを回転支持するスピン
ドル回転支持装置に係り、とりわけ低速域から高速域ま
でをカバーし得る回転支持装置に関する。

（従来の技術） 工作機械などのスピンドルは、ラジアル軸受およびスラ
スト軸受などを用い回転支持されている。

スラスト軸受としては、例えばアンギュラ玉軸受のよう
なアンギュラスラスト軸受が、その使用の簡便さから多
用されている。

（発明が解決しようとする問題点） スラスト軸受としてアンギュラ玉軸受を用いた場合、こ
の軸受の転動体の接触角は、回転数が大きい程、発熱上
手さな角度が要求される。そのため、高速回転領域で使
用するスピンドルに用いる場合には、接触角の小さい軸
受が使用される。例えば、ミスト潤滑で内径８５ミリ、
外径１２０ミリのアンギュラ−玉軸受にてスピンドルの
回転数が毎分５０００〜８０００回転程度の高速回転の
場合には、接触角１５°程度のアンギュラ玉軸受を用い
るのが適当であり、これ以上接触角の大きいアンギュラ
玉軸受を用いることは、軸受の発熱。

寿命低下等の問題を生ずる。

しかしながら、小さい接触角のアンギュラ玉軸受により
回転支持されたスピンドルを、例えば毎分５０００回転
以下の低速域で回転駆動しスラスト負荷を加えた場合に
は、低速時の大きなスラスト負荷に対し、この玉軸受の
剛性では不足するという欠点がある。

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、
低速時のスラスト方向負荷能力を増大させつつ低速域か
ら高速域までをカバーすることのできるスピンドル回転
支持装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明はスラスト荷重の作用するスピンドルを回転支持
するスピンドル回転支持装置であって、スピンドルの外
周囲に嵌着された第一アンギュラスラスト軸受と、第一
アンギュラスラスト軸受に対し軸線方向に間隔をおいて
スピンドルの外周囲に軸線方向に摺動可能に配設さた、
第一アンギュラスラスト軸受より接触角の大きい第二ア
ンギュラスラスト軸受と、スピンドル外周において第一
アンギュラスラスト軸受と第二アンギュラスラスト軸受
の間に設けられ、かつ節ニアンギュラスラスト軸受の内
輪の端面と当接可能な形状寸法を有するスピンドル段差
部と、第一アンギュラスラスト軸受と第二アンギュラス
ラスト軸受との間において軸線方向に摺動可能に配設さ
れ、第二アンギュラスラスト軸受の外輪の端面と当接可
能な第一ピストン部材と、第二アンギュラスラスト軸受
を介して第一ピストン部材と対抗する位置に摺動可能に
配設され、第二アンギュラスラスト軸受の端面と当接す
る第二ピストン部材と、第一ピストン部材と第二ピスト
ン部材のそれぞれの端部に圧油を供給する圧油供給回路
とからなることを特徴としている。

（作　用） 本発明によれば、スピンドルの回転数が大きい（高速域
）場合、圧油の作用により第一スピンドル部材が第二ア
ンギュラスラスト軸受方向に移動し、第二アンギュラス
ラスト軸受とスピンドル段差部との当接状態を解除し、
スピンドルは接触角の小さい第一アンギュラスラスト軸
受のみで支持される。また、スピンドルの回転数が小さ
い（低速域）場合、圧油の作用により第二ピストン部材
が第二アンギュラスラスト軸受方向に移動し、第二アン
ギュラスラスト軸受の内輪をスピンドル段差部に当接さ
せ、スピンドルに作用するスラスト荷重を、第一アンギ
ュラスラスト軸受とともに接触角の大きい第二アンギュ
ラスラスト軸受でも支持する。これにより、低速域にお
いても、スラスト軸受剛性を増大することができる。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する
。

図において符号１１は、工具などが装着されるスピンド
ルであり、中空円筒状の軸受ハウジング１２内に嵌合固
定されたラジアル軸受１３およびラジアル軸受１３より
後方側（スピンドル１１の先端部より軸線方向後方側）
に嵌合固定された一組のアンギュラ玉軸受１４ａ、１４
ｂ　（第一アンギュラスラスト軸受）により回転支持さ
れている。

このアンギュラ玉軸受１４ａ、１４ｂは、スピンドル１
１に作用する主としてスラスト荷重を支持するものであ
り、比較的小さい接触角（例えば１５’）を有している
。

アンギュラ玉軸受１４ａ、１４ｂより軸線方向後方側に
間隔をおいた位置には、比較的接触角の大きい（例えば
４０°）の−組のアンギュラ玉軸受１６ａ、１６ｂ　（
第二アンギュラスラスト軸受）が配設されている。この
アンギュラ玉軸受１６ａ。

１６ｂは、低速域におけるスラスト荷重を支持するため
のものであり、・内輪１６１ａ、１６１ｂとスピンドル
１１の外周との間には隙間が形成されるとともに、外輪
１６２ａ、１６２ｂは軸線方向に摺動可能であるよう軸
受ハウジング１２内に遊嵌されている。

第一のアンギュラ玉軸受１４ａ、１４ｂと第二のアンギ
ュラ玉軸受１６ａ、１６ｂとの間のスピンドル１１の外
周囲には、中空円筒状のスリーブ１７が嵌着されている
。このスリーブ１７は、第二アンギュラ玉軸受１６ａに
向けて延び、その端面１７ａは第二アンギュラ玉軸受１
６ａの内輪１６１ａの端面と当接可能の形状寸法とされ
ている。なお、このスリーブ１７を嵌着する代わりに、
スピンドル１１の外周囲に端面１７ａに相当する段差部
を一体的に形成してもよい。

第一アンギュラ玉軸受１４ｂと第二アンギュラ玉軸受１
６ａとの間およびスリーブ１７の外周囲側と軸受ハウジ
ング１２との間に形成される空間には、第一ピストン部
材１８が軸線方向に摺動可能に配設され、さらに第一ピ
ストン部材１８と軸受ハウジング１２との間に圧力室１
９が形成されている。この第一ピストン部材１８の第二
アンギュラ玉軸受１６ａ側の端面１８ａは、第二アンギ
ュラ玉軸受１６ａの外輪１６２ａの端面に当接可能であ
るとともに、スリーブ１７の端面１７ａより第二アンギ
ュラ玉軸受１６ａ側に突出して移動し得るようにされて
いる。

第二アンギュラ玉軸受１６ｂの軸線方向後方（図で右方
向）位置には、第二アンギュラ玉軸受１６ｂの外輪１６
２ｂに当接可能な第二ピストン部材２１が摺動可能に配
設されている。また、第二ピストン部材２１と軸受ハウ
ジング１２との間には、圧力室２２が形成されている。

そしてそれぞれの圧力室１９．２２には、交互に圧油を
供給するための圧油供給路２３ａ。

２３ｂが、開口され、圧油供給路２３ａ、２３ｂを圧油
供給′Ｒ（図示せず）に接続することにより圧油供給回
路が形成されている。

次にこのような構成からなる本実施例の作用について説
明する。

まずスピンドル１１が高速域（例えば ５００ＯＲＰＭ〜８０００ＲＰＭ）で回転される場合に
は、圧力室１９に圧油供給路２３ａから圧油が供給され
、同時に圧力室２２への圧油供給を停止して、第一ピス
トン部材１８をその端面１８ａがスリーブ１７の端面１
７ａより第二アンギュラ玉軸受１６ａ側へ突出するまで
移動させる。これにより第二アンギュラ玉軸受１６ａ、
１６ｂは第二ピストン部材２１とともに後方に移動させ
られ、その内輪１６１ａの端面がスリーブ１７の端面１
７ａから離間する（図面に示す状態）。したがって、ス
ピンドル１１からのスラスト荷重は第一のアンギュラ玉
軸受１４ａ、１４ｂのみにより負荷され、第二のアンギ
ュラ玉軸受１６ａ、１６ｂは静止したままである。

次にスピンドル１１が低速域（例えば ５０００ＲＰＭ以下）で回転される場合には、圧力室１
９への圧油の供給が停止され、圧力室２２へ圧油供給路
２３ｂから圧油が供給される。第二ピストン部材２１は
第二アンギュラ玉軸受１６ａ。

１６ｂ方向へ移動し、第二アンギュラ玉軸受１６ａ、１
６ｂを第一ピストン部材１８とともに前方（図面左方向
）に移動させる。この移動は第二アンギュラ玉軸受１６
ａの内輪１６１ａの端面がスリーブ１７の端面１７ａに
当接するまで行われ、圧力室２２に圧油の供給を保持す
ることにより、第二アンギュラ玉軸受１６ａの内輪１６
１ａの端面とスリーブ１７の端面１７ａとの当接状態が
維持される。

このように第二アンギュラ玉軸受１６ａ。

１６ｂを、第二ピストン部材２１でスリーブ１７の端面
へ押付は保持することにより、スピンドル１１からのス
ラスト荷重は第一アンギュラ玉軸受１４ａ、１４ｂとと
もに、スラスト負荷能力の大きい第二アンギュラ玉軸受
１６ａ、１６ｂで負荷される。

このように、本実施例によれば、スラスト負荷能力が大
きく、高速域での回転には適さない接触角の大きい第二
アンギュラ玉軸受１６ａ、１６ｂを摺動可能に配置し、
低速域での回転時のみスラスト荷重を負荷させるように
しであるので、高速回転時の軸受の発熱、寿命低下およ
び低速回転回転時のスラスト負荷の増加に対抗し剛性を
増大でき、高速域から低速域までの回転支持を良好に行
うことができる。

なお、本実施例において、アンギュラスラスト軸受とし
てアンギュラ玉軸受を使用した例を示したが、これが玉
軸受に限定されるものではないことはもちろんである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によればスピンドルを低速
域から高速域の間で回転させても、スラスト軸受部にお
いて発熱や寿命低下をもたらすことなく、しかも低速時
スラスト負荷増加に対抗できる剛性をも増大でき、常に
良好な回転支持性能を維持することが可能である。

【図面の簡単な説明】

図は本発明によるスピンドル回転支持装置の一実施例を
示す側断面図である。 １１・・・スピンドル、１２・・・軸受ノ＼ウジング、
１４ａ、１４ｂ・・・第一アンギュラ玉軸受、１６ａ。 １６ｂ・・・第二アンギュラ玉軸受、１７・・・スリー
ブ、１７ａ・・・端面、１８・・・第一ピストン部材、
１９・・・圧力室、２１・・・第二ピストン部材、２２
・・・圧力室、２３ａ、２３ｂ・・・圧油供給路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. スピンドルの外周囲に嵌着された第一アンギュラスラス
   ト軸受と、前記第一アンギュラスラスト軸受に対し軸線
   方向に間隔をおいてスピンドルの外周囲に軸線方向に摺
   動可能に配設された、前記第一アンギュラスラスト軸受
   より接触角の大きい第二アンギュラスラスト軸受と、前
   記スピンドル外周において前記第一アンギュラスラスト
   軸受と前記第二アンギュラスラスト軸受の間に設けられ
   、かつ前記第二アンギュラスラスト軸受の内輪の端面と
   当接可能な形状寸法を有するスピンドル段差部と、前記
   第一アンギュラスラスト軸受と前記第二アンギュラスラ
   スト軸受との間において軸線方向に摺動可能に配設され
   、第二アンギュラスラスト軸受の外輪の端面と当接可能
   な第一ピストン部材と、前記第二アンギュラスラスト軸
   受を介して第一ピストン部材と対抗する位置に摺動可能
   に配設され、第二アンギュラスラスト軸受の端面と当接
   する第二ピストン部材と、前記第一ピストン部材と前記
   第二ピストン部材のそれぞれの端部に圧油を供給する圧
   油供給回路とからなるスピンドル回転支持装置。