JPH03318A - 軸受の支持装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、工作機械の内面研削盤等に用いられる高速回
転軸の軸受支持装置の改良に関する。

〔従来の技術〕

工作機械の内面研削盤等に用いられる高周波モータスピ
ンドル等は、高精度、高剛性かつ高速回転が要求されて
いる。そのために、スピンドルを支持する軸受としては
アンギュラコンタクト軸受等を使用して、コイルばね等
により該軸受に軸方向に予圧を付加する構造になってい
る。このような軸受構造においては、スピンドルが高速
で回転している時は、軸受転動体の遠心力の増大により
該軸受転動体の外周ころがり面での面圧が著しく増大す
ることとなり、軸受の発熱量が大きくなりスピンドル全
体が熱変形を起こすことがある。さらには、スピンドル
が加熱されて熱膨張することにより、軸受が圧縮されて
いっそうの発熱量の増加を引き起こし、軸受が焼付いて
しまうこともある。

そこで、従来は、第３図に示すような軸受の支持装置が
提案されている。この装置においては、スピンドル軸１
が、ハウジング２内で前部（出力軸）側アンギュラ玉軸
受３、及び後部側アンギュラ玉軸受４により両端を支持
されており、ハウジング２に固定されたモーターステー
タ５内を、スピンドル軸１に固定されたモーターロータ
６が回転するようになっている。後部側のアンギュラ玉
軸受４は筒状のスリーブ７内に圧入され、このスリーブ
７の外周面８と、ハウジング２の内周面９との間には、
スリーブ７を軸方向に移動可能にさせるためのボールブ
ツシュ１０が設けられている。

さらにスリーブ７の後方側端部１１と、この端部１１に
対向するハウジング内面１２との間にはコイルスプリン
グ１３が介装されて、スリーブ７に図中左方に向けて予
圧を付加している。これによりスピンドル軸１が熱膨張
により変形しても、このスピンドル軸１とともにスリー
ブ７がボールブツシュ１０を介してハウジング２内を軸
方向に自由に移動し、一方、軸方向の予圧はコイルスプ
リング１３からスリーブ７を介して軸受４とスピンドル
軸１に一定の値で付加、される。

第４図は、別の従来の軸受支持装置を示す図で、この装
置においては、後方側アンギュラ玉軸受４が圧入されて
ハウジング２内を軸方向に移動可能なスリーブ２１内の
外周部と、ハウジング２の内周面との間にＯリング２２
を介装させており、またハウジング２とスリーブ２１と
の間にコイルスプリング２３を介装させることによりス
リーブ２１に軸方向の予圧を付加している。したがって
スピンドル軸１が熱膨張等により変形しても、コイルス
プリング２３により一定の予圧が付加されているスリー
ブ２１が、０リング２２を介してハウジング２内を軸方
向に摺動し、これによりスピンドル軸１には常に一定の
予圧が与えられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、第３図に示すような従来装置では、ボー
ルブツシュ１０とハウジング２との間隙、及びボールブ
ツシュ１０とスリーブ７との間隙を小さくすることによ
り、半径方向の精度を向上させ、かつ剛性を向上させる
ことは可能であるが、これでは、ボールブツシュ１０の
ころがり抵抗が大きくなり、微小な予圧をスピンドル軸
１に与えるのが困難になるという問題があった。

また第４図に示すような従来装置では、０リング２２に
よる弾性のため剛性が低くなるという問題があった 本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもの
であり、回転軸に適切な予圧を付加して高精度、高剛性
であるとともに、高速回転が可能な軸受の支持装置を提
供すること、を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するために、本発明に係る軸受の支持装
置は、ハウジング内で回転軸の前部を支持する固定側軸
受と、前記ハウジングの内周壁内に間隙を保持して配設
され、軸方向に移動可能に予圧が付加された筒状のスリ
ーブと、外輪がこのスリーブ内に取付けられ、前記回転
軸の後部を支持する自由側軸受と、前記ハウジングに形
成されて前記間隙に圧力流体を供給する流路とを備えた
ものである。

〔作用〕

前記構成を有する本発明によれば、筒状スリーブとハウ
ジング内周壁間の間隙に圧力流体を供給することにより
、該スリーブとハウジング間の摩擦抵抗が極めて小さく
なり、スリーブは軸方向に滑かに移動可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明を具体化した一実施例を図面を参照して説
明する。

第１図は、本発明に係る軸受の支持装置を示す断面図で
あり、図示するように、ハウジング３゜は、前部ハウジ
ング３１と、これに嵌合固定された後部ハウジング３２
と、この後部ハウジング３２に固定されたジャーナルブ
ツシュ３８（後述する）とからなり、前部ハウジング３
１の内方中央部には駆動用モーターステータ３３が組込
まれている。このハウジング３０内には、回転軸として
のスピンドル軸３４が配設され、この軸３４の前部（出
力軸側）と後部とがそれぞれころがり軸受によって支持
されている。即ち、スピンドル軸３４の前部は、軸３４
に圧入された固定側軸受としての固定側アンギュラ玉軸
受３５により前部ハウシング３１内に支持され、スピン
ドル軸３４の後部は、軸３４に圧入された自由側軸受と
しての自由側アンギュラ玉軸受３６により後部ノ１ウジ
ング３２内に支持されている。スピンドル軸３４の中央
部には、モーターステータ３３に対向配置されたモータ
ーロータ３７が焼ばめ圧入されて、このモーターステー
タ３３とモーターロータ３７とによりスピンドル軸３４
を回転駆動する。

後部ハウジング３２内には、内周面が筒状（本実施例で
は円筒状）のジャーナルブツシュ３８が圧入固定され、
このジャーナルブツシュ３８の内周壁内には、筒状（本
実施例では円筒形）のスリーブ３９が、間隙４０を保持
して配設されており、このスリーブ３９には軸方向に移
動可能に予圧が付加されている。自由側アンギュラ玉軸
受３６の外輪４１はこのスリーブ３９内に圧入固定され
て取付けられている。

ハウジング３０内には、圧力流体としての圧縮空気を間
隙４０に供給するための流路４２が形成されている。こ
の流路４２は、後部ハウジング３２の内部に形成され、
外部から供給された圧縮空気を軸受内に導入するための
圧縮空気供給通路４３と、ジャーナルブツシュ３８内に
形成され、通路４３と連通するとともに、間隙４０に圧
縮空気を噴出するための複数の絞り４４とから構成され
る。しかして、圧縮空気供給通路４３に圧縮空気が供給
されると、この圧縮空気は絞り４４から、スリーブ３９
とジャーナルブツシュ３８間の間隙４０に噴出し、スリ
ーブ３９は空気軸受を構成する軸となり、ジャーナルブ
ツシュ３８の中心部にゝ浮上保持される。これによりス
リーブ３９は極めて低摩擦の下で滑らかに軸方向に移動
可能となる。

スリーブ３９の後方端面４５と、この端面４５に対向す
るジャーナルブツシュ内面４６との間には静圧スラスト
空気軸受が構成されており、圧縮空気によりスリーブ３
９を前方（図中左方）に押し付けることにより、アンギ
ュラ玉軸受３５．３６に予圧を与えている。即ち後部ハ
ウジング３２内に圧縮空気供給用の通路４７を形成する
とともに、ジャーナルブツシュ３８内には、該通路４７
と連通し、かつジャーナルブツシュ内面４６から圧縮空
気を噴出するために環状に複数個配列された絞り４８を
形成している。また、回り止め４つを、スリーブ３９と
ジャーナルブツシュ３８とに係止させて、スリーブ３９
が回転しないようになっている。

したがって、上記のように構成された軸受の支持装置に
おいては、圧縮空気が通路４７を通って絞り４８から噴
出することにより、スリーブ３９は前方に押し付けられ
た予圧付加の状態となり、しかも圧縮空気が通路４３及
び絞り４４を通って間隙４０内に噴出することにより、
スリーブ３つはジャーナルブツシュ３８と非接触で保持
される。

そのため、スリーブ３９に付加される予圧の変化が微小
であっても、この予圧変化に応じてスリーブ３９は静圧
空気軸受により軸方向に滑らかに移動することとなり、
スピンドル軸３４が高速で回転している時にも、スリー
ブ３つを介して軸受３５．３６に適切な予圧を与えるこ
とができる。

またスリーブ３つを空気圧又はコイルばね等で加圧する
ことにより、微小な予圧を軸受に加えることができる。

更に、スリーブ３９の空気軸受面積を軸受３６の外輪面
に比べて大きく設定することにより、スリーブ３９は内
径中心部に精密かつ高剛性に保持されるので、高精度、
高剛性の軸受支持装置が構成可能となる。

第２図は本発明の別の実施例を示す部分断面図であり、
この実施例ではスリーブ３９を前方に押し付ける手段と
して、スラスト空気軸受の代りに、ジャーナルブツシュ
６１の内方に加圧リング６２をねじ込み、この加圧リン
グ６２の端面の環状溝６３とスリーブ端面４５との間に
弾性体としての０リング６４を介装している。したがっ
て加圧リング６２を回転させて軸方向に微動させれば０
リング６４は変形してスリーブ３９に予圧が付加されて
、スリーブ３９は滑らかに軸方向に移動する。

ところで０リング６４は軸方向及び半径方向のダンパと
しても作用しており、また、弾性体であればＯリング以
外のものでもよい。

なお、本発明は、遠心分離機の駆動部分等にも利用する
ことができる。

上記各実施例では圧力流体として圧縮空気の場合を示し
たが、圧力面等の他の流体であってもよい。また、スリ
ーブ３９の外周形状は筒状であればよく、円筒状以外の
多角筒状であってもよい。

〔発明の効果〕

以上詳述したことから明らかなように、本発明によれば
、スリーブが極めて低摩擦で軸方向に移動できるため、
回転軸の回転数に拘らず軸受に適切な予圧を付加するこ
とが可能となり、高精度、高剛性であるとともに、高速
回転が可能になるという効果がある。

３５・・・固定側軸受（固定側アンギュラ玉軸受）、３
６・・・自由側軸受（自由側アンギュラ玉軸受）、４０
・・・間隙、 ４１・・・外輪、 ４２・・・流路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ハウジング内で回転軸の前部を支持する固定側軸受と
   、前記ハウジングの内周壁内に間隙を保持して配設され
   、軸方向に移動可能に予圧が付加された筒状のスリーブ
   と、外輪がこのスリーブ内に取付けられ、前記回転軸の
   後部を支持する自由側軸受と、前記ハウジングに形成さ
   れて前記間隙に圧力流体を供給する流路とを備えたこと
   を特徴とする軸受の支持装置。