KR101513108B1 - 주축 장치의 스페이서 제작 방법 - Google Patents

주축 장치의 스페이서 제작 방법 Download PDF

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Abstract

언클램핑력의 지지를 위하여, 사이즈가 큰 베어링이나 특수한 설계가 행해진 베어링을 사용하지 않아도 되도록 주축 장치에 설치되는 스페이서를, 정확하고도 간단하게 저비용으로 제작할 수 있는 스페이서 제작 방법을 제공한다. 내륜 스페이서(4) 및 외륜 스페이서(5)는, 소정의 크기의 간극 δ를 개재하여 서로 축 방향으로 대면하는 하중 지지부(4b, 5c)를 가지고, 축 방향으로 직교하고 하중 지지부(4b, 5c)를 통과하는 분할면 F1, F2에서 2분할되어 있다. 하중 지지부(4b)를 가지는 내륜 스페이서 분할체(4A) 및 하중 지지부(5c)를 가지는 외륜 스페이서 분할체(5A)를, 동일한 축 방향 폭이 되도록 동시에 가공한다. 이와 병행하여, 하중 지지부(4b)를 가지고 있지 않은 내륜 스페이서 분할체(4B) 및 하중 지지부(5c)를 가지고 있지 않은 외륜 스페이서 분할체(5B)를, 동일한 축 방향 폭이 되도록 동시에 가공하여, 전자의 축 방향 폭 a보다 후자의 축 방향 폭 b가 상기 간극 δ만큼 길도록 한다.

Description

주축 장치의 스페이서 제작 방법{METHOD FOR MANUFACTURING SPACERS FOR SPINDLE DEVICE}
본원은 2007년 11월 7일 출원된 일본 특허출원번호 2007-289863의 우선권을 주장하여, 그 전체를 참조에 의해 본 출원의 일부를 이루는 것으로서 인용한다.
본 발명은, 주축을 복수의 베어링으로 회전 가능하게 지지하고, 이 베어링 사이에 내외륜 스페이서를 배치한 주축 장치에 사용되는 스페이서를 제작하는 주축 장치의 스페이서 제작 방법에 관한 것이다.
공작 기계에 있어서의 주축 장치에서는, 스핀들 하우징에 대하여, 주축 선단측은, 축 하중의 지지가 가능한 레이디얼형(radial type)의 롤링 베어링으로 지지하고, 이 롤링 베어링에 인접하여 내륜 스페이서(inner ring spacer) 및 외륜 스페이서(outer ring spacer)를 설치한 구성으로 되어 있다. 주축의 선단측에서는, 콜릿 척(collet chuck)을 통하여, 공작 기계의 공구가 착탈이 자유롭게 장착 가능하게 되어 있다. 콜릿 척에 의해 클램핑된 공구는, 척드로우바(chuck drawing bar)에 의해 언클램핑된다. 특허 문헌 1에는, 척드로우바와 이에 연동하는 콜릿 척에 의한 공작 기계의 클램핑 및 언클램핑에 관한 기술이 개시되어 있다.
이러한 종류의 공작 기계의 주축 장치에 관하여, 본 출원인은 이미, 콜릿 척의 클램핑력에 대한 언클램핑력이 롤링 베어링의 허용 축 하중을 초과할 경우, 이 초과한 만큼의 축 하중을 롤링 베어링에 인접하여 설치한 스페이서에서 받는 구조로 하는 제품을 양산 납품하고 있다. 이 구조로 함으로써, 큰 언클램핑력이 걸리는 공작 기계의 주축 장치에 있어서도, 그 지지를 위하여, 사이즈가 큰 베어링이나 특수한 설계가 행해진 베어링을 사용할 필요가 없으므로, 주축 장치의 소형화 및 비용 저감을 도모할 수 있다.
특허 문헌 1 : 일본 특허 제3415211호 공보
도 5는 전술한 제안에 관한 주축 장치의 롤링 베어링 주변부를 나타내는 단면도이다. 주축(1)의 외주에 한쌍의 롤링 베어링(3, 3)이 축 방향으로 이격되어 배치되고, 이 한쌍의 롤링 베어링(3, 3) 사이에, 내륜 스페이서(4) 및 외륜 스페이서(5)를 개재시키고 있다. 내륜 스페이서(4) 및 외륜 스페이서(5)에는, 간극 δ를 두고 서로 축 방향으로 대면하는 하중 지지부(load bearing portion)(4b, 5c)가 각각 설치되어 있다. 주축(1)에 작용하는 언클램핑력 P 등에 의해, 롤링 베어링(3)에 허용 축 하중을 초과하는 축 하중이 작용하면, 롤링 베어링(3)의 내륜(3a)과 외륜(3b)이 축 방향으로 어긋난다. 소정량 이상 어긋나면, 내륜 스페이서(4)의 하중 지지부(4b)와 외륜 스페이서(5)의 하중 지지부(5c)가 접촉하여, 양측 하중 지지부(4b, 5c)에 의해, 상기 허용 축 하중을 초과하는 만큼의 축 하중을 받게 된다. 그러므로, 롤링 베어링(3)은, 가공 시의 허용 축 하중이 확보되는 것이면 된다.
그러나, 롤링 베어링(3)의 내륜(3a)과 외륜(3b)과의 축 방향의 어긋남은 공작 기계의 가공 정밀도 등과 많이 관련되므로, 주축 장치를 전술한 구조로 할 경우, 상기 어긋남의 양을 규정하는 내륜 스페이서(4)와 외륜 스페이서(5) 사이의 간극 δ의 치수 정밀도를 엄격하게 관리해 둘 필요가 있다. 치수 정밀도가 양호한 간극 δ를 확보하기 위해서는, 내륜 스페이서(4) 및 외륜 스페이서(5)의 각 치수를 수시로 측정하면서 가공하고, 또한 필요한 간극 δ가 되도록 조정 가공을 행해야만 한다. 그러므로, 내륜 스페이서(4) 및 외륜 스페이서(5)를 제작하기 곤란하고, 가공에 시간이 걸려 비용이 높아지는 문제점이 생긴다.
본 발명의 목적은, 큰 언클램핑력이 걸리는 공작 기계의 주축 장치에 있어서도, 그 지지를 위하여, 사이즈가 큰 베어링이나 특수한 설계가 행해진 베어링을 사용하지 않아도 되도록 주축 장치에 설치되는 스페이서를, 정확하면서도 간단하게 저비용으로 제작할 수 있는 스페이서 제작 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 주축 장치의 스페이서 제작 방법은, 공작 기계에 있어서의 주축을 스핀들 하우징에 대하여, 축 하중의 지지가 가능한 레이디얼형의 롤링 베어링으로 지지하고, 이 롤링 베어링에 인접하여 내륜 스페이서 및 외륜 스페이서를 설치하고, 상기 내륜 스페이서 및 외륜 스페이서에, 간극을 개재하여 서로 축 방향으로 대면하는 하중 지지부를 설치하고, 상기 간극은, 상기 주축에 축 하중이 작용하여 이 하중에 의해 상기 롤링 베어링의 내륜과 외륜의 축 방향 위치가 소정량 이상으로 어긋난 상태에서, 내륜 스페이서 측의 하중 지지부와 외륜 스페이서 측의 하중 지지부가 접촉하는 크기이며, 상기 내륜 스페이서 및 외륜 스페이서는, 축 방향으로 직교하고 하중 지지부를 통과하는 분할면에서 2분할되고, 내륜 스페이서에 있어서의 하중 지지부를 가지는 내륜 스페이서 분할체와 외륜 스페이서에 있어서의 하중 지지부를 가지는 외륜 스페이서 분할체는 축 방향 폭이 같으면서, 또한 내륜 스페이서에 있어서의 하중 지지부를 가지고 있지 않은 내륜 스페이서 분할체와 외륜 스페이서에 있어서의 하중 지지부를 가지고 있지 않은 외륜 스페이서 분할체는 축 방향 폭이 같고, 전자의 축 방향 폭보다 후자의 축 방향 폭이 상기 간극 분만큼 긴 주축 장치에 있어서의 상기 내륜 스페이서 및 외륜 스페이서를 제작하는 스페이서 제작 방법으로서, 내륜 스페이서에 있어서의 하중 지지부를 가지는 내륜 스페이서 분할체 및 외륜 스페이서에 있어서의 하중 지지부를 가지는 외륜 스페이서 분할체를, 동일한 축 방향 폭이 되도록 동시에 가공하고, 이와 병행하여, 내륜 스페이서에 있어서의 하중 지지부를 가지고 있지 않은 내륜 스페이서 분할체 및 외륜 스페이서에 있어서의 하중 지지부를 가지고 있지 않은 외륜 스페이서 분할체를, 동일한 축 방향 폭이 되도록 동시에 가공하여, 전자의 축 방향 폭보다 후자의 축 방향 폭이 상기 간극 분만큼 길게 한다.
이 스페이서 제작 방법에 의하면, 내륜 스페이서에 있어서의 하중 지지부를 가지는 내륜 스페이서 분할체 및 외륜 스페이서에 있어서의 하중 지지부를 가지는 외륜 스페이서 분할체의 축 방향 폭, 및 내륜 스페이서에 있어서의 하중 지지부를 가지고 있지 않은 내륜 스페이서 분할체 및 외륜 스페이서에 있어서의 하중 지지부를 가지고 있지 않은 외륜 스페이서 분할체의 축 방향 폭은 특별히 결정되어 있지 않고, 양축 방향 폭의 차이가 필요한 간극과 일치하도록만 관리하면 되므로, 가공 및 치수 관리가 간단하며, 비용면에서도 유리하다.
또한, 내륜 스페이서 및 외륜 스페이서는, 축 방향으로 직교하고 하중 지지부를 통과하는 분할면에서 2분할되고, 하중 지지부가 스페이서 분할체의 단면에 위치하고 있으므로, 하중 지지부의 가공이 용이하다. 이 하중 지지부의 가공은, 내륜 스페이서에 있어서의 하중 지지부를 가지는 내륜 스페이서 분할체와 외륜 스페이서에 있어서의 하중 지지부를 가지는 외륜 스페이서 분할체와의 축 방향 폭을 정렬하는 가공, 및 내륜 스페이서에 있어서의 하중 지지부를 가지고 있지 않은 내륜 스페이서 분할체와 외륜 스페이서에 있어서의 하중 지지부를 가지고 있지 않은 외륜 스페이서 분할체와의 축 방향 폭을 정렬하는 가공을 행할 때, 병행하여 가공할 수 있다.
본 발명의 스페이서 제작 방법에 있어서, 내륜 스페이서에 있어서의 하중 지지부를 가지는 내륜 스페이서 분할체 및 외륜 스페이서에 있어서의 하중 지지부를 가지는 외륜 스페이서 분할체를 동일한 축 방향 폭으로 하는 가공, 및 내륜 스페이서에 있어서의 하중 지지부를 가지고 있지 않은 내륜 스페이서 분할체 및 외륜 스페이서에 있어서의 하중 지지부를 가지고 있지 않은 외륜 스페이서 분할체를 동일한 축 방향 폭으로 하는 가공은, 동시 연마 가공 또는 동시 연삭 가공에 의해 행할 수 있다. 동시 연마 가공은, 복수의 피가공물을 숫돌에 의해 동시에 연마하는 가공이며, 동시 연삭 가공은, 복수의 피가공물체를 연마사(abrasive)에 의해 동시에 연삭하는 가공이다.
전술한 가공으로 동시 가공을 채용하면, 각 조(組)의 스페이서 분할체의 축 방향 폭을 정확하면서 용이하게 정렬할 수 있다.
동시 가공을 채용하는 경우, 내륜 스페이서에 있어서의 하중 지지부를 가지는 내륜 스페이서 분할체 및 외륜 스페이서에 있어서의 하중 지지부를 가지는 외륜 스페이서 분할체, 및 내륜 스페이서에 있어서의 하중 지지부를 가지고 있지 않은 내륜 스페이서 분할체 및 외륜 스페이서에 있어서의 하중 지지부를 가지고 있지 않은 외륜 스페이서 분할체를, 공통의 동시 가공면 위에 배열하여 가공하면 된다.
2개의 스페이서 분할체를 공통의 동시 가공면의 위에 배열하여 가공하면, 스페이서 분할체의 축 방향 폭을 양호한 정밀도로 맞출 수 있고, 가공 능률이 양호하다.
본 발명의 스페이서 제작 방법에서는, 내륜 스페이서에 있어서의 하중 지지부를 가지는 내륜 스페이서 분할체 및 외륜 스페이서에 있어서의 하중 지지부를 가지는 외륜 스페이서 분할체, 및 내륜 스페이서에 있어서의 하중 지지부를 가지고 있지 않는 내륜 스페이서 분할체 및 외륜 스페이서에 있어서의 하중 지지부를 가지고 있지 않는 외륜 스페이서 분할체를, 각각 동일한 축 방향 폭이 되도록 가공한 후, 상기 하중 지지부를 가지는 내륜 스페이서 분할체와 상기 하중 지지부를 가지고 있지 않은 내륜 스페이서 분할체를 조합하여 하나의 내륜 스페이서로 하고, 또한 상기 하중 지지부를 가지는 외륜 스페이서 분할체와 상기 하중 지지부를 가지고 있지 않은 외륜 스페이서 분할체를 조합하여 하나의 외륜 스페이서로 한다.
본 발명의 스페이서 제작 방법에 있어서, 상기 내륜 스페이서 및 외륜 스페이서는, 서로 배면 조합이 되는 복수의 롤링 베어링 사이에 개재시켜도 된다.
주축 장치가 상기 배면 조합의 베어링 배치인 경우에, 상기 내륜 스페이서 측 및 외륜 스페이서 측에 대면하는 하중 지지부를 설치한 것에 의한 언클램핑력에 의한 축 하중의 지지가 효과적으로 행해진다.
본 발명의 스페이서 제작 방법에 있어서, 상기 내륜 스페이서는 외경측으로 돌출하는 스페이서 중심과 동일한 중심의 환형 돌기부를 가지고, 또한 상기 외륜 스페이서는 내경 측으로 돌출하는 스페이서 중심과 동일한 중심의 환형 돌기부를 가지고, 이들 환형 돌기부의 서로 대향하는 측면이 각각 내륜 스페이서 및 외륜 스페이서의 상기 하중 지지부가 되도록 할 수 있다.
본 발명의 스페이서 제작 방법에 있어서, 상기 외륜 스페이서가, 상기 롤링 베어링에 대하여 윤활유를 공급하는 노즐을 가져도 된다.
외륜 스페이서를 노즐이 부착된 것으로 할 경우, 내경 측으로 돌출된 형상이 되므로, 그 돌출 형상을 하중 지지부용의 환형 돌기부로 겸용할 수 있다.
본 발명은, 첨부한 도면을 참고로 한 이하의 바람직한 실시예의 설명으로부터 보다 명료하게 이해할 수 있을 것이다. 그러나, 실시예 및 도면은 단순한 도시 및 설명을 위한 것이며, 본 발명의 범위를 결정하기 위하여 이용되어서는 않된다. 본 발명의 범위는 첨부한 클레임에 의해 정해진다. 첨부 도면에 있어서, 복수의 도면에 있어서의 동일한 부품 번호는, 동일 부분을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 스페이서 제작 방법에 의해 제작된 스페이서를 구비한 주축 장치의 부분 단면도이다.
도 2의 (A) 및 (B)는 동일한 주축 장치의 스페이서의 제작 방법을 나타내는 설명도이다.
도 3은 동일 주축 장치의 스페이서의 상이한 제작 방법을 나타내는 설명도이다.
도 4는 동일 주축 장치의 전체 단면도이다.
도 5는 제안 예의 주축 장치의 부분 단면도이다.
본 발명의 스페이서 제작 방법에 의해 제작된 스페이서를 구비한 주축 장치의 일실시예를 도 1 내지 도 3에 따라 설명한다. 이 주축 장치는, 공작 기계의 주축 장치로서, 주축(1)을, 스핀들 하우징(2)에 대하여, 축 방향으로 이격된 2곳의 위치에서, 롤링 베어링(3)에 의해 회전 가능하게 지지하고 있다. 각 롤링 베어링(3)은, 축 하중의 지지가 가능한 레이디얼형의 베어링이며, 여기서는 일렬의 앵귤러 볼베어링을 사용하고 있다. 이들 앵귤러 볼베어링(3)은, 내륜(3a)과 외륜(3b) 사이에, 유지기(도시하지 않음)에 유지된 전동체(轉動體)인 볼(3c)을 개재시킨 것이며, 서로 배면 조합으로 배치되어 있다. 양측 앵귤러 볼베어링(3, 3) 사이에, 주축(1)의 외경면에 밖에서 끼우는 내륜 스페이서(4), 및 스핀들 하우징(2)의 내경면에 안에서 끼우는 외륜 스페이서(5)가 개재되어 있다.
내륜 스페이서(4)는, 축 방향으로 직교하는 분할면 F1에서, 내륜 스페이서 분할체(4A, 4B)로 2분할되어 있다. 한쪽(도 1의 우측)의 내륜 스페이서 분할체(4A)에는, 외주에 있어서의 다른 쪽(도 1의 좌측)의 내륜 스페이서 분할체(4B) 측의 단부에, 외경 측으로 돌출하는 환형 돌기부(4a)가 형성되어 있다. 이 환형 돌기부(4a)의 내륜 스페이서 분할체(4B) 측을 향하는 면은 분할면 F1의 연장상에 있으므로, 이 면이 내륜 스페이서 측의 하중 지지부(4b)가 된다.
외륜 스페이서(5)는, 축 방향으로 직교하는 분할면 F2에서, 외륜 스페이서 분할체(5A, 5B)로 2분할되어 있다. 양측 외륜 스페이서 분할체(5A, 5B)에는, 내경 측으로 돌출하는 환형 돌기부(5a, 5b)가 각각 형성되어 있다. 이들 환형 돌기부(5a, 5b)는 외륜 스페이서(5) 전체에 대한 돌기부이며, 한쪽(도 1의 좌측) 외륜 스페이서 분할체(5A)의 환형 돌기부(5a)는, 이 외륜 스페이서 분할체(5A)의 축 방향 거의 전체 영역에 걸쳐있다. 환형 돌기부(5a)의 외륜 스페이서 분할체(5B) 측을 향하는 면은 분할면 F2의 연장상에 있으므로, 이 면이 외륜 스페이서 측의 하중 지지부(5c)가 된다.
상기 내륜 스페이서 측의 하중 지지부(4b)와 외륜 스페이서 측의 하중 지지부(5c)는, 간극 δ를 두고 대면하고 있다. 이 간극 δ의 크기는, 주축(1)에 축 하중이 작용하여 이 하중에 의해 롤링 베어링(3)의 내륜(3a)과 외륜(3b)의 축 방향 위치가 소정량 이상으로 어긋난 상태에서, 내륜 스페이서 측의 하중 지지부(4b)와 외륜 스페이서 측의 하중 지지부(5c)가 접촉하는 크기로 되어 있다. 상기 소정량은, 예를 들면, 롤링 베어링(3)에 허용 축 하중 이상의 하중이 작용할 때 생기는 내륜(3a)과 외륜(3b)의 축 방향 위치의 어긋남 량의 최소값, 즉 허용 축 하중에 상당하는 하중이 작용할 때의 내륜(3a)과 외륜(3b)의 축 방향 위치의 어긋남 량으로 한다. 상기 간극δ은, 그보다 작은 값, 예를 들면, 가공 시의 부하에 의해 하중 지지부(4b, 5c)가 접하지 않는 범위에서, 가능한 작게 해도 된다.
각각의 외륜 스페이서 분할체(5A, 5B)는, 인접하는 롤링 베어링(3)의 베어링 공간 내에 윤활유를 공급하기 위한 노즐(5d)을 가지고 있다. 이 노즐(5d)은 환형 돌기부(5a, 5b)에 설치되어 있다. 노즐(5d)은, 스핀들 하우징(2) 내에 설치된 도시하지 않은 윤활유 공급 경로에 연통되어 있고, 앵귤러 볼베어링(3)의 궤도면은 노즐(5d)로부터 공급되는 윤활유에 의해 윤활된다.
상기 내륜 스페이서 분할체(4A, 4B) 및 외륜 스페이서 분할체(5A, 5B)의 축 방향 폭에 대하여, 다음의 관계가 성립된다. 즉, 하중 지지부(4b)를 가지는 내륜 스페이서 분할체(4A)와 하중 지지부(5c)를 가지는 외륜 스페이서 분할체(5A)는 축 방향 폭 a가 동일하며, 하중 지지부(4b)를 가지고 있지 않은 내륜 스페이서 분할체(4B)와 하중 지지부(5c)를 가지는 외륜 스페이서 분할체(5B)는 축 방향 폭 b가 동일하다. 또한, 하중 지지부(4b, 5c)를 가지는 내륜 스페이서 분할체(4A) 및 외륜 스페이서 분할체(5A)의 축 방향 폭 a보다, 하중 지지부(4b, 5c)를 가지고 있지 않은 내륜 스페이서 분할체(4B) 및 외륜 스페이서 분할체(5B)의 축 방향 폭 b가, 상기 간극 δ만큼 길다(b-a = δ). 이들 관계는, 내륜 스페이서(4) 및 외륜 스페이서(5)의 제작 방법에 따른다.
내륜 스페이서(4) 및 외륜 스페이서(5)의 제작 방법을 설명한다.
하중 지지부(4b)를 가지는 내륜 스페이서 분할체(4A) 및 하중 지지부(5c)를 가지는 외륜 스페이서 분할체(5A)를, 동일한 축 방향 폭 a가 되도록 동시에 가공한다. 예를 들면, 도 2의 (A)에 나타낸 바와 같이, 숫돌 등의 공구(20)에 있어서의 연삭·연마면으로 이루어지는 동시 가공면(20a)에 내륜 스페이서 분할체(4B) 및 외륜 스페이서 분할체(5B)를 배열하여 동시에 가공함으로써, 정확하고도 용이하게 가공할 수 있다. 이와 병행하여, 하중 지지부(4b)를 가지고 있지 않은 내륜 스페이서 분할체(4B) 및 하중 지지부(5c)를 가지고 있지 않은 외륜 스페이서 분할체(5B)를, 동일한 축 방향 폭 b가 되도록 동시에 가공한다. 전술한 바와 마찬가지로, 도 2의 (B)에 나타낸 바와 같이, 동시 가공면(20a)에 내륜 스페이서 분할체(4A) 및 외륜 스페이서 분할체(5A)를 배열하여 동시에 가공하면 된다. 이들 가공을, 축 방향 폭 a보다 축 방향 폭 b 쪽이 간극 δ만큼 길어지도록 관리하면서 행하면 된다. 이 동시 가공 방법은, 동시 연마 가공이다.
내륜 스페이서 분할체(4A) 및 외륜 스페이서 분할체(5A), 또는 내륜 스페이서 분할체(4B) 및 외륜 스페이서 분할체(5B)의 축 방향 폭을 가공할 경우에는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 지지체(21)에 있어서의 평활한 동시 가공면(21a)과 상기 스페이서 분할체 사이에 연마사(22)를 개재시켜, 연삭 가공을 행해도 된다. 그리고, 도 3은 내륜 스페이서 분할체(4A) 및 외륜 스페이서 분할체(5A)를 가공하는 상태를 나타내고 있다. 이 동시 가공 방법은, 동시 연삭 가공이다.
전술한 방법으로, 하중 지지부(4b)를 가지는 내륜 스페이서 분할체(4A) 및 하중 지지부(5c)를 가지는 외륜 스페이서 분할체(5A), 및 하중 지지부(4b)를 가지고 있지 않은 내륜 스페이서 분할체(4B) 및 하중 지지부(5c)를 가지고 있지 않은 외륜 스페이서 분할체(5B)를, 각각 동일한 축 방향 폭이 되도록 가공한 후, 하중 지지부(4b)를 가지는 내륜 스페이서 분할체(4A)와 하중 지지부(4b)를 가지고 있지 않은 내륜 스페이서 분할체(4B)를 조합하여 하나의 내륜 스페이서(4)로 하고, 또한 하중 지지부(5c)를 가지는 외륜 스페이서 분할체(5A)와 하중 지지부(5c)를 가지고 있지 않은 외륜 스페이서 분할체(5B)를 조합하여 하나의 외륜 스페이서(5)로 한다.
이 스페이서 제작 방법에 의하면, 내륜 스페이서 분할체(4A) 및 외륜 스페이서 분할체(5A)의 축 방향 폭 a, 및 내륜 스페이서 분할체(4B) 및 외륜 스페이서 분할체(5B)의 축 방향 폭 b는 특별히 결정되어 있지 않고, 양축 방향 폭 a, b의 차이가 필요한 간극 δ와 일치하도록만 관리하면 되므로, 가공 및 치수 측정이 간단하며, 비용면에서도 유리하다. 2개의 스페이서 분할체(4A, 5A)(또는 4B, 5B)의 축 방향 폭을 동일하게 하는 가공은, 동시 가공 등을 채용함으로써 정확하고 용이하게 행할 수 있다.
또한, 내륜 스페이서(4) 및 외륜 스페이서(5)는, 축 방향으로 직교하고 하중 지지부(4b, 5c)를 통과하는 분할면 F1, F2에서 2분할되어 있으므로, 하중 지지부(4b, 5c)가 각각 내륜 스페이서 분할체(4A) 및 외륜 스페이서 분할체(5A)의 단면에 위치하고 있고, 하중 지지부(4b, 5c)의 가공이 용이하다. 예를 들면, 본 실시예와 같이, 내륜 스페이서 분할체(4A) 및 외륜 스페이서 분할체(5A)의 축 방향 폭으로 가공할 때, 하중 지지부(4b, 5c)의 가공도 병행하여 행할 수 있다.
이러한 사실로부터, 내륜 스페이서(4) 및 외륜 스페이서(5)의 가공을 정확하고 간단하게 제작할 수 있고, 제작비를 낮게 억제할 수 있다.
이 구성의 주축 장치에 의하면, 내륜 스페이서(4) 및 외륜 스페이서(5)에, 간극 δ를 통하여 서로 축 방향으로 대면하는 하중 지지부(4b, 5c)를 설치하였으므로, 주축(1)에 언클램핑력 P가 작용하여 허용 축 하중 이상 등의 큰 축 하중이 롤링 베어링(3)에 작용하여, 롤링 베어링(3)의 내륜(3a)과 외륜(3b)이 축 방향으로 어긋나더라도, 소정량 이상 어긋나면, 내륜 스페이서(4)와 외륜 스페이서(5)의 하중 지지부(4b, 5c)가 서로 접촉하여 허용 축 하중을 초과하는 축 하중이 지지된다.
그러므로, 롤링 베어링(3)은, 가공 시의 허용 축 하중이 확보되는 것이면 되고, 언클램핑력의 지지를 위하여, 베어링 사이즈를 크게 하거나, 허용 축 하중을 높인 특수한 베어링으로 할 필요가 없고, 사이즈 증가나 비용 증가가 억제된다.
그리고, 언클램핑 시에 내륜 스페이서(4) 측의 하중 지지부(4b)와 외륜 스페이서(5) 측의 하중 지지부(5c)가 접촉하지만, 언클램핑은 롤링 베어링(3)의 회전 정지 시에 행해지고, 주축 장치의 운전 시에는 전술한 접촉은 일어나지 않기 때문에, 하중 지지부(4b, 5c)의 접촉에 의한 주축 장치의 운전상의 문제는 생기지 않는다.
도 4는, 상기 주축 장치의 전체를 나타내는 단면도이다. 이 주축 장치는, 주축(1)의 선단측의 단부를 도 1에 나타낸 2열의 앵귤러 볼베어링(3, 3)으로 지지하고, 그 반대측의 단부를 원통 롤러 베어링(11)으로 지지한 것이다.
주축(1)은, 내경 구멍(1a)을 가지는 중공 축으로 되어 있으므로, 공구(10)의 테이퍼 생크부(tapered shank portion)를 결합하는 테이퍼 구멍(1b)을 선단에 가지고, 이 테이퍼 구멍(1b)에 이어서, 공구(10)의 풀스터드(pull stud)(10a)를 파지하는 콜릿 척(8)이 설치되어 있다. 콜릿 척(8)은, 주축(1)의 내경 구멍(1a) 내에 삽통된 척드로우바(7)를 후방으로 당김으로써 클램핑 상태로 되는 것이며, 이 인장력이, 주축(1)에 내장된 스프링 부재(9)에 의해 항상 부여되어 있다. 척드로우바(7)는, 주축(1)의 후단 또는 중간 위치에 설치된 조작부(6)를 주축 앞쪽(흰색 화살표 방향)으로 누름으로써, 콜릿 척(8)을 언클램핑시키도록 되어 있다. 그러므로, 언클램핑 조작을 행하면, 주축(1)을 전방으로 누르는 언클램핑력이 작용한다.
이 언클램핑력이, 종래의 주축 장치에서는 레이디얼형의 롤링 베어링인, 예를 들면 앵귤러 볼베어링으로 받게 되지만, 본 실시예에서는, 어느 정도 이상으로 언클램핑력이 작용하면, 도 1와 함께 전술한 바와 같이, 내륜 스페이서(4)와 외륜 스페이서(5)의 하중 지지부(4b, 5c)가 서로 접촉하여 지지된다.
상기 실시예에서는, 롤링 베어링(3)으로서 앵귤러 볼베어링을 사용하였지만, 원추형 롤러 베어링이나, 깊은 홈 볼베어링, 그 외의 롤링 베어링일 수도 있다. 또한, 복렬의 롤링 베어링일 수도 있다. 또한, 2개의 앵귤러 볼베어링에 의해 주축을 지지한 예를 나타냈으나, 3개 이상으로 지지하도록 해도 된다.
이상과 같이, 도면을 참조하면서 바람직한 실시예를 설명하였으나, 당업자이면, 본건 명세서를 보고, 자명한 범위 내에서 각종 변경 및 수정을 용이하게 상정할 수 있을 것이다.
따라서, 그와 같은 변경 및 수정은, 청구의 범위로부터 정해지는 발명의 범위 내의 것으로 해석된다.

Claims (6)

  1. 공작 기계에 있어서의 주축을 스핀들 하우징에 대하여, 축 하중의 지지가 가능한 레이디얼형(radial type)의 롤링 베어링으로 지지하고, 상기 롤링 베어링에 인접하여 내륜 스페이서(inner ring spacer) 및 외륜 스페이서(outer ring spacer)를 설치하고, 상기 내륜 스페이서 및 상기 외륜 스페이서에, 간극을 개재하여 서로 축 방향으로 대면하는 하중 지지부(load bearing portions)를 설치하고, 상기 간극은, 상기 주축에 축 하중이 작용하여 상기 하중에 의해 상기 롤링 베어링의 내륜과 외륜의 축 방향 위치가 소정량 이상으로 어긋난 상태에서, 내륜 스페이서 측의 하중 지지부와 외륜 스페이서 측의 하중 지지부가 접촉하는 크기이며, 상기 내륜 스페이서 및 상기 외륜 스페이서는, 축 방향으로 직교하고 하중 지지부를 통과하는 분할면에서 2분할되고, 내륜 스페이서에 있어서의 하중 지지부를 가지는 내륜 스페이서 분할체와 외륜 스페이서에 있어서의 하중 지지부를 가지는 외륜 스페이서 분할체는 축 방향 폭이 동일하면서, 또한 내륜 스페이서에 있어서의 하중 지지부를 가지고 있지 않은 내륜 스페이서 분할체와 외륜 스페이서에 있어서의 하중 지지부를 가지고 있지 않은 외륜 스페이서 분할체는 축 방향 폭이 동일하며, 전자의 축 방향 폭보다 후자의 축 방향 폭이 상기 간극만큼 긴 주축 장치에 있어서의 상기 내륜 스페이서 및 상기 외륜 스페이서를 제작하는 스페이서 제작 방법으로서,
    상기 내륜 스페이서에 있어서의 하중 지지부를 가지는 내륜 스페이서 분할체 및 상기 외륜 스페이서에 있어서의 하중 지지부를 가지는 외륜 스페이서 분할체를, 동일한 축 방향 폭이 되도록 동시에 가공하고, 이와 병행하여, 내륜 스페이서에 있어서의 하중 지지부를 가지고 있지 않은 내륜 스페이서 분할체 및 외륜 스페이서에 있어서의 하중 지지부를 가지고 있지 않은 외륜 스페이서 분할체를, 동일한 축 방향 폭이 되도록 동시에 가공하여, 전자의 축 방향 폭보다 후자의 축 방향 폭을 상기 간극만큼 길게 하는,
    주축 장치의 스페이서 제작 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내륜 스페이서에 있어서의 하중 지지부를 가지는 내륜 스페이서 분할체 및 상기 외륜 스페이서에 있어서의 하중 지지부를 가지는 외륜 스페이서 분할체를 동일한 축 방향 폭으로 하는 가공, 및 상기 내륜 스페이서에 있어서의 하중 지지부를 가지고 있지 않은 내륜 스페이서 분할체 및 상기 외륜 스페이서에 있어서의 하중 지지부를 가지고 있지 않은 외륜 스페이서 분할체를 동일한 축 방향 폭으로 하는 가공이, 동시 연마 가공 또는 동시 연삭 가공에 의한 것인, 주축 장치의 스페이서 제작 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 내륜 스페이서에 있어서의 하중 지지부를 가지는 내륜 스페이서 분할체 및 상기 외륜 스페이서에 있어서의 하중 지지부를 가지는 외륜 스페이서 분할체, 및 상기 내륜 스페이서에 있어서의 하중 지지부를 가지고 있지 않은 내륜 스페이서 분할체 및 상기 외륜 스페이서에 있어서의 하중 지지부를 가지고 있지 않은 외륜 스페이서 분할체를, 각각 동일한 축 방향 폭이 되도록 가공한 후, 상기 하중 지지부를 가지는 내륜 스페이서 분할체와 상기 하중 지지부를 가지고 있지 않은 내륜 스페이서 분할체를 조합하여 하나의 내륜 스페이서로 하면서, 또한 상기 하중 지지부를 가지는 외륜 스페이서 분할체와 상기 하중 지지부를 가지고 있지 않은 외륜 스페이서 분할체를 조합하여 하나의 외륜 스페이서로 하는, 주축 장치의 스페이서 제작 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 내륜 스페이서 및 상기 외륜 스페이서는, 서로 배면 조합이 되는 복수의 롤링 베어링 사이에 개재시킨 것인, 주축 장치의 스페이서 제작 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 내륜 스페이서는 외경측으로 돌출하는 스페이서 중심과 동일한 중심의 환형 돌기부를 가지고, 또한 상기 외륜 스페이서는 내경 측으로 돌출하는 스페이서 중심과 동일한 중심의 환형 돌기부를 가지고, 이들 환형 돌기부의 서로 대향하는 측면이 각각 상기 내륜 스페이서 및 상기 외륜 스페이서의 상기 하중 지지부가 되는, 주축 장치의 스페이서 제작 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 외륜 스페이서가, 상기 롤링 베어링에 대하여 윤활유를 공급하는 노즐을 가지도록 한, 주축 장치의 스페이서 제작 방법.
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