JPH0224002A - 工作機械高速主軸軸受 - 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】 〔産業上の利用分野］ 本発明は工作機械高速主軸軸受に関するものである。

〔従来技術〕

工作機械の高速主軸の軸受としては、アンギュラ−ボー
ルベアリングや円筒コロベアリングが主流として使用さ
れており、グリース潤滑でｄ、ｎ値が８０ＸＩＯ’、オ
イルエアー潤滑でｄ、ｎ値が１３０Ｘ１０’まで達成さ
れている。

最近はベアリングのボールだけをセラミンクスポールに
したものが開発され、オイルエアー潤滑で１６０Ｘ１０
’のｄｒｓｎ値のものが得られるが、このｄ、ｎ値に対
しては高価であり、あまりメリットが認められない。

工作機械の主軸軸受として、ｄ、ｎ値が上がらない原因
としては、ベアリングの外輪側は外輪を保持するハウジ
ングの外周に一定の温度コントロールをした油を送るこ
とにより冷却できるが、軸受の内輪側は、冷却する事が
不可能であることがあげられている。これに対しベアリ
ング自身を冷却する方法があるが、オイルジエッ）ｆｌ
滑の方法では冷却効果がよく、ｄ、ｎ値が２００ＸＩＯ
’まで高められるが、オイルを給送するためのモーター
圧力損失が大きいことと、オイルのシール方法等機構的
に困難な問題を含み、実用的でなかった。

〔発明の解決しようとする課題〕

本発明は、上記の従来の問題点を解消し、軸受の内輪を
有効に冷却可能な工作機械高速主軸軸受を提供すること
を課題とする。

〔課題を解決する手段］ 本発明は、上記の課題を、ベアリングの間に配置される
アウターレースに、冷却気体供給路に接続される導路を
放射状に複数個形成し、その導路の閉鎖した内側端部か
ら隣接する一方のベアリングのインナーレースとホール
又はコロとの接触位置付近に冷却気体を吹きつけるノズ
ル口を形成した工作機械高速主軸軸受により達成した。

〔作用〕

本発明により、ベアリングのインナーレースとボール又
はローラとの接触部に冷却気体、例えば圧縮空気を吹き
付けることができ、インナーレースを外側より冷却でき
、ベアリングのｄいｎ値を２１０Ｘ１０’近くまで高め
ることができた。

〔実施例〕

本発明の詳細を図に示す実施例に基づいて説明する。

第１図において、工作機械の本体に脱着可能なスピンド
ルケーシング１を有するカートリッジスピンドルの例を
示す。

スピンドルケーシング１の中にモータ２が組込まれたモ
ータビルトイン式のスピンドルを示す。

スピンドルケーシング１にモータハウジング３が組込ま
れる。モータハウジング３はピン４により回転及び軸方
向移動を防止されている。モータ２はステータ５とロー
タ６とを有する。

工具７を固定する工具ホルダー８は、工具７を取付ける
取付台９と、取出アーム差込用環状溝１０ａを有するフ
ランジ部ＩＯと、該フランジ部より延びるテーパー軸部
１１と、該テーパー軸部１１の先端に形成されるクラン
プ軸部１２とを有する。

主軸１３は先端部に工具ホルダー８のテーパー軸部１１
を装着するテーパー穴１４が形成される。

主軸１３の先端部の外周につば１５が形成され、このつ
ば１５に当接するように第１軸受１６が主軸１３の外周
面に差込まれる。

第１軸受１６は２つのアンギュラ−ボールベアリング１
３と、このアンギュラ−ボールベアリング１３間に、イ
ンナーレースに当接するように差込まれるインナーカラ
ー１８並びにアウターレースに当接するように装着され
るアウターカラー１９とを有する。第１軸受１６は、主
軸１３に差込まれ境域めにより固定される押さえカラー
２０に位置固定される。押さえカラー２０を取外す際に
止めねじ２１が利用される。

第１軸受１６は、スピンドルケーシング１に嵌入され、
押え蓋２２により、スピンドルケーシング１に対し位！
決め固定される。押え蓋２２はボルト２３によりスピン
ドルケーシング１に固定される。

主軸１３の中間部分にテーパー外周面として形成された
ロータ取付部２４が形成され、このロータ取付部２４に
モータ２のロータ６が挿入される。

ロータ６に隣接して中間カラー２５、第２軸受２６が順
次、主軸１３に装着され、押さえカラー２７により押し
込んだ状態で固定される。押さえカラー２７ば境域めに
より１３に固定される。押さえカラー２７を取外す際に
ねじ２８を利用する。

第２軸受２６は、第１軸受１６と同様に、２個のアンギ
ュラ−ボールベアリング２９と、アンギュラ−ボールベ
アリング２９の間に、インナーレースに当接するように
装着されるインナーカラー３０並びにアウターレースに
当接するように装着されるアウターカラー３１とを有す
る。

第２軸受２６は外周部を第３軸受３２のインナーレース
３３の中に嵌入される。第３軸受３２のアウターレース
３４はスピンドルケーシングｌに嵌入され、モータハウ
ジング３に当接した状態で押さえカバー３５によりスピ
ンドルケーシング１に固定される。押さえカバー３５を
介して後部ケーシング３６がスピンドルケーシング１に
固定される。

後部ケーシング３６にはシリンダー３゛７が装着される
。シリンダー３７にはスピンドル３８が摺動案内され、
シリンダー３７内のピストン室３９はカバー４０により
閉鎖される。

主軸１３には中空穴４１が形成され、引き込みバー４２
が挿入される。引き込みバー４２は公知の如く先端にコ
レット４３がボルト４４により固定される。コレット４
３は第１図の左方に押出された状態で先端が拡がり、工
具ホルダー８のクランプ軸部１２の先端の膨出部を挿入
することができる。コレット４３が第１図の右に引かれ
ると、主軸１３の中空穴４１の内壁によりコレット先端
部がすぼめられ、クランプ軸部１２の膨出部が、抜は落
ち不可能な状態で挟持される。

引き込みバー４２は、スピンドル３８が図の左方に移動
すると、ピストンロッド４５により押されて図の左方に
移動し、ピストンが右方へ後退すると、皿ばね４６によ
り図の右方へ押圧され、コレット４３は工具ホルダー８
のクランプ軸部１２をクランプ保持する０皿ばね４６を
押さえるため、スリーブ５５が引込バー４２に螺着され
ている。

シリンダー３７のピストン室３９は流路４７４８により
流体圧源と切換接続され、流体、例えば圧縮空気の供給
排出が行われる。ピストン３８の外側ロッド４９には、
ドッグ５０が止めねじ５１により固定され、ブラケット
５２に取付けられたリミットスイッチ（図示せず）によ
りピストンの移動を検知する。

スピンドルケーシング１の先端部の外周には冷却外套５
３がボルト５４により固定される。冷却外套５３には第
２図に示すように、第１ブツシユ５６、第２ブツシユ５
７、第３ブツシユ５８が所定の角度間隔で挿入固定され
る。

第１ブツシユ５６及び第２ブツシユ５７はいずれもスピ
ンドルフランジ１及びアウターカラー１９の中に半径方
向に突入する細い先端部５６ａ、５７ａを夫々有する。

第３ブツシュ５日はアウターカラー１９の外周面に当接
するように半径方向に延びる細い先端部５８ａを有する
。

第３図〜第５図において、アウターカラー１９には、第
１ブツシユ５６の先端部５６ａを挿入する第１貫通穴５
９と、第２ブツシユ５７の先端部５７ａを挿入する第２
貫通穴６０とが所定の角度間隔、例えば３０°の角度間
隔で形成されている。

第１貫通穴５９と第２貫通穴６０はアウターカラー１９
の中心面に対して互いに反対方向にずれた位置に形成さ
れる。

第１貫通穴５９と所定の角度間隔で、例えば９０°の角
度間隔で放射状に導路６１ａが、第２貫通穴６０と所定
の角度間隔で、例えば９０°の角度間隔で放射状に導路
６１ｂが、アウターカラー１９の外周面に開口し、内周
面側は閉じた袋穴として形成される。

第１貫通穴５９は２つのアンギュラ−ベアリング１７の
うち上側、すなわち図の右側のベアリング潤滑用として
使用され、導路６１ａは２つのアンギュラ−ベアリング
１７のうち上側、すなわち図の右側のベアリング冷却用
として使用される。

第２貫通穴６０は下側、すわなち図の左側のアンギュラ
−ローラベアリング１７の潤滑用として使用され、導路
６１ｂは下側、すわなち図の左側のアンギュラ−ローラ
ベアリング１７の冷却用として使用される。したがって
第１貫通穴５９に挿入される第１ブツシユ５６は上側の
ベアリング用、第２貫通穴６０に挿入される第２ブツシ
ユ５７は下側のベアリング用として使用される。

第１ブツシユ５６及び第２ブツシユ５７には先端部５６
ａの先端部において閉じている袋穴として形成された流
路６２．６３が夫々設けられ、その流路６２．６３から
側方に、先端へ向けて斜めに開口するノズル口６４が形
成される（第１図）。

組付時、第１ブツシユ５６のノズル口６４と第２ブツシ
ユ５７のノズル口６４とは互いに反対側に向くように組
付けられる。すなわち第１ブツシユ５６のノズル口６４
は上側のベアリング１７に、第２ブツシユ５７のノズル
口６４は下側のベアリング１７に向くように配置される
。

アウターカラー１９の導路６１ａは、内周側端部より側
方に、上側のベアリング１７の側に斜めにアウターカラ
ー中心側、すなわち内側に向けて開口するノズル口６５
ａを有し、導路６１ｂはノズル口６５ａとは反対に下側
のベアリングの側に、斜め内側に開口するノズル口６５
ｂを有する。導路６１ａ及び６１ｂの、アウターカラー
１９の外周面における開口部は、アウターカラー１９の
外周面に形成された円弧状溝６６により互いに連通して
いる。ノズル口６４は隣接するベアリングのボールとイ
ンナーレースの接触位置の近くにオイルエアーを吹き付
けるように形成され、ノズル６５ａ、６５ｂは隣接する
ベアリングのボールとインナーレースの接触位置の近く
に冷却気体、例えば圧縮空気を吹き付けるように形成さ
れる。

第１ブツシユ５６の組付時、第１図に示すように、流路
６２は外套５３に形成された接続路６７を介してスピン
ドルケーシング１に形成されたオイルエア供給路６８に
接続される。

アウターカラー１９の外周の溝６６はスピンドルケーシ
ング１に形成された冷却気体供給路６９に接続される。

アウターカラー１９は、組付時、回り止めビン７０の先
端が外周面に差し込まれることにより回り止めされる。

第３ブツシユ５８には先端部５８ａに同心状に貫通穴７
１が形成され、温度センサ、例えばサーミスタが挿入さ
れる。第３ブツシユ５８はキヤ・ノブ７２を冷却外套５
３にボルト等により固定することにより固定保持される
。

第２軸受２６は第１軸受１６と同様にオイルエア冷却及
び気体冷却（例えばエアー冷却）される。

第１軸受１６の場合にはアウターカラーにブツシュが装
着されたのに対し、第２軸受２６のアウターカラー３１
ではブツシュの流路６２．６３に対応する流路７３が直
接形成される。流路７３にノズルロア４が同様に形成さ
れる。

第１軸受の場合の導路６１ａ、６１ｂに対応する導路７
５がアウターカラー３１に形成される。

導路７５は、第３軸受３２のインナーレース３３に形成
される冷却気体供給路７６を通して、冷却気体、例えば
圧縮空気が供給され、流路７３はインナーレース３３に
形成されるオイルエア供給路７７を通してオイルエアが
供給される。

工具ホルダー８が主軸１３のテーパー穴１４に引き込ま
れ、テーパー軸１１がテーパー穴１４に密着するとき、
同時に工具ホルダー８のフランジ部１０の面が主軸１３
の端面１３ａに密着する。

テーパー軸１１の表面とフランジ部１０の面が同時に主
軸１３に密着するので工具ホルダー８の主軸１３との間
の結合剛性は両方の密着部により形成される。

主軸は加工に際しモータ熱等により加熱を避けられない
が、第１軸受１６は位置固定されており、主軸１３の熱
膨張による伸びは第３軸受３２のインナーレース３３と
アウターレース３４との間において吸収される。

工具ホルダーのテーパー面とフランジ面のように、２つ
の面を同時に対象物に密接させることは、加工精度上困
難なことであるが、高精度のテーノく一測定治具を発明
することにより、テーパー軸とプランジ面の両方で工具
ホルダーを主軸にクランプすることが可能になった。

〔効果〕

本発明により、工作機械の高速主軸に用いることができ
、しかも高いｄａｎ値の軸受が得られた。

例えばベアリングの内径２５閣、外径４７閤で２１０Ｘ
ＩＯ’のｄｅｎ値が得られた。

本発明の軸受により、主軸の温度を室温プラス約１０度
以内にすることが可能になった。

本発明の軸受により、オイルエアー潤滑と組合わせるこ
とにより、通常約２５．００Ｏｒｐｍで軸の温度が室温
プラス１０度であるものが、約５８．００Ｏｒｐｍの高
速度でも、室温プラス１０度以内にすることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る工作機械のスピンドルの断面図、
第２図は第１図の■−■断面図、第３図は第１軸受にお
けるアウターカラーの側面図、第４図は第３図のＩＶ−
ＩＶ断面図、第５図は第３図のＶ−■断面図である。 １３・・・主軸　　　　１６．２６・・・軸受１７．２
９・・・ベアリング １８．３０・・・インナーカラー １９．３１・・・アウターカラー ６１ａ、６１ｂ・・・導路 ６５ａ、６５ｂ・・・ノズル口 ６９．７６・・・冷却気体供給路 （ほか１名） 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ２個のベアリングと、両ベアリング間に配置されるイン
   ナーカラーと、アウターカラーとにより１組の軸受を構
   成する工作機械高速主軸軸受において、 アウターカラー（１９）に予め定めた角度間隔で配置さ
   れ、半径方向に延在し外周面で開口する複数の導路（６
   １ａ）と、該導路の内側閉鎖端より隣接するベアリング
   のインナーレースとボールもしくはコロとの接触位置の
   近くに向けて斜めに内側に開口するノズル口（６５ａ）
   とが形成され、前記導路（６１ａ）がアウターレース（
   １９）の外周面において冷却気体供給路（６９、７６）
   と接続され、ベアリングが気体冷却可能に形成されてい
   ることを特徴とする工作機械高速主軸軸受。