JPH0751904A - スピンドル軸受の予圧調整装置 - Google Patents
スピンドル軸受の予圧調整装置Info
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- JPH0751904A JPH0751904A JP19733593A JP19733593A JPH0751904A JP H0751904 A JPH0751904 A JP H0751904A JP 19733593 A JP19733593 A JP 19733593A JP 19733593 A JP19733593 A JP 19733593A JP H0751904 A JPH0751904 A JP H0751904A
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- Japan
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- bearing
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 油圧等の付帯設備を使用せずに、主軸回転の
上昇に合わせて自動的に最適な軸受予圧に移行させる予
圧調整装置を提供する。 【構成】 軸受箱３の内部に、軸受６を押圧する予圧調
整スリーブ８と、そのスリーブ８を付勢する圧縮コイル
バネ９、及びスリーブストッパ１０を設け、低速時で
は、コイルバネ９のばね力によりスリーブ８をストッパ
１０に押し付けて定位置予圧で初期予圧を与える。主軸
回転が所定の回転数を越えると、増大する軸受内部の圧
力によりスリーブ８を押戻してストッパ１０から離し、
コイルバネ９のばね力による定圧予圧に移行する。
上昇に合わせて自動的に最適な軸受予圧に移行させる予
圧調整装置を提供する。 【構成】 軸受箱３の内部に、軸受６を押圧する予圧調
整スリーブ８と、そのスリーブ８を付勢する圧縮コイル
バネ９、及びスリーブストッパ１０を設け、低速時で
は、コイルバネ９のばね力によりスリーブ８をストッパ
１０に押し付けて定位置予圧で初期予圧を与える。主軸
回転が所定の回転数を越えると、増大する軸受内部の圧
力によりスリーブ８を押戻してストッパ１０から離し、
コイルバネ９のばね力による定圧予圧に移行する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、工作機械スピンドル
などの主軸軸受に対して、主軸回転数の変化に伴なって
自動的に予圧量を変化させるための予圧調整装置に関す
るものである。
などの主軸軸受に対して、主軸回転数の変化に伴なって
自動的に予圧量を変化させるための予圧調整装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】主軸の軸受にアンギュラ玉
軸受を使用する工作機械スピンドルにおいては、主軸の
回転数の変化により軸受内部の圧力が変化し、回転が高
速化するのに伴なって軸受予圧が増大するため、運転中
に軸受予圧が過大とならないように予圧を調整する必要
がある。
軸受を使用する工作機械スピンドルにおいては、主軸の
回転数の変化により軸受内部の圧力が変化し、回転が高
速化するのに伴なって軸受予圧が増大するため、運転中
に軸受予圧が過大とならないように予圧を調整する必要
がある。
【０００３】このような予圧の調整方法として、従来、
軸受の内輪と外輪の平面差調整により主軸の最高回転数
において最適予圧となるように初期予圧を設定する方法
（定位置予圧方式）と、ばね力等を利用して軸受に常に
一定の予圧を与える方法（定圧予圧方式）とがある。
軸受の内輪と外輪の平面差調整により主軸の最高回転数
において最適予圧となるように初期予圧を設定する方法
（定位置予圧方式）と、ばね力等を利用して軸受に常に
一定の予圧を与える方法（定圧予圧方式）とがある。
【０００４】ところが、定位置予圧方式では、確かに主
軸の剛性は高くなるが、使用最高回転数で最適予圧とす
るために、回転上昇による予圧量の増加分だけ初期予圧
を小さくする必要がある。このため、低速時において予
圧が著しく小さくなる場合が生じ、使用回転域が限定さ
れる欠点がある。
軸の剛性は高くなるが、使用最高回転数で最適予圧とす
るために、回転上昇による予圧量の増加分だけ初期予圧
を小さくする必要がある。このため、低速時において予
圧が著しく小さくなる場合が生じ、使用回転域が限定さ
れる欠点がある。
【０００５】一方、定圧予圧方式は、主軸の高速化には
適しているが、主軸の剛性が定位置予圧方式ほど大きく
設定できない問題がある。
適しているが、主軸の剛性が定位置予圧方式ほど大きく
設定できない問題がある。
【０００６】このような従来方式の問題に対して、例え
ば特開昭６２−１２４８０５号公報や特開平２−２７９
２０３号公報などでは、油圧の制御によって、軸受予圧
を運転中又は運転前に使用回転数に見合う予圧に段階的
に切換える装置が提案されている。
ば特開昭６２−１２４８０５号公報や特開平２−２７９
２０３号公報などでは、油圧の制御によって、軸受予圧
を運転中又は運転前に使用回転数に見合う予圧に段階的
に切換える装置が提案されている。
【０００７】しかし、この提案の切換え装置では、運転
中或いは運転前において予圧を切換えるための制御が必
要になるため、スピンドルの制御構造が複雑になりやす
く、また、段階的な予圧切換えでは運転中に急激な予圧
変化が生じる問題がある。
中或いは運転前において予圧を切換えるための制御が必
要になるため、スピンドルの制御構造が複雑になりやす
く、また、段階的な予圧切換えでは運転中に急激な予圧
変化が生じる問題がある。
【０００８】また、予圧を切換える油圧源等の付帯設備
や、スピンドルの外筒や軸受箱の内部に、油圧導入の管
路を設けるためのスペース及びその管路の加工が必要に
なるために、装置の大型化や製造コストの上昇が生じる
問題もある。
や、スピンドルの外筒や軸受箱の内部に、油圧導入の管
路を設けるためのスペース及びその管路の加工が必要に
なるために、装置の大型化や製造コストの上昇が生じる
問題もある。
【０００９】そこで、この発明は、上述した問題を解決
し、油圧等の付帯設備を使用せずに自動的に予圧調整が
でき、しかも高速回転が可能で、低速域では高い主軸剛
性を得ることができるスピンドル軸受の予圧調整装置を
提供することを目的としている。
し、油圧等の付帯設備を使用せずに自動的に予圧調整が
でき、しかも高速回転が可能で、低速域では高い主軸剛
性を得ることができるスピンドル軸受の予圧調整装置を
提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明は、主軸を支持する軸受を軸方向に押圧す
る予圧調整スリーブと、その予圧調整スリーブを軸受の
予圧が増大する方向に付勢する弾性部材と、上記軸受の
予圧が増大する方向への予圧調整スリーブの移動を任意
位置で止めるストッパとから成り、上記弾性部材の付勢
力を、主軸が所定の回転数以上で回転した時に軸受内部
で生じる圧力よりも小さくなるように設定したのであ
る。
め、この発明は、主軸を支持する軸受を軸方向に押圧す
る予圧調整スリーブと、その予圧調整スリーブを軸受の
予圧が増大する方向に付勢する弾性部材と、上記軸受の
予圧が増大する方向への予圧調整スリーブの移動を任意
位置で止めるストッパとから成り、上記弾性部材の付勢
力を、主軸が所定の回転数以上で回転した時に軸受内部
で生じる圧力よりも小さくなるように設定したのであ
る。
【００１１】
【作用】上記の構造において、主軸の運転開始状態で
は、弾性部材の付勢力により予圧調整スリーブがストッ
パに当接する位置まで移動し、予圧調整スリーブの押圧
によって軸受には定位置予圧の初期予圧が加わる。
は、弾性部材の付勢力により予圧調整スリーブがストッ
パに当接する位置まで移動し、予圧調整スリーブの押圧
によって軸受には定位置予圧の初期予圧が加わる。
【００１２】一方、主軸が所定の回転数以上に回転する
と、増大する軸受内部の圧力により弾性部材が縮んで予
圧調整スリーブとストッパが離れ、軸受には弾性部材の
付勢力による定圧予圧が加えられる。
と、増大する軸受内部の圧力により弾性部材が縮んで予
圧調整スリーブとストッパが離れ、軸受には弾性部材の
付勢力による定圧予圧が加えられる。
【００１３】このように、主軸回転に伴なう軸受の予圧
の変化により、自動的に軸受予圧は、低速時で定位置予
圧に高速時では定圧予圧に切換り、主軸回転に見合った
最適な予圧を得ることができる。
の変化により、自動的に軸受予圧は、低速時で定位置予
圧に高速時では定圧予圧に切換り、主軸回転に見合った
最適な予圧を得ることができる。
【００１４】
【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。図１及び図２において、１は主軸、２は外
筒、３は外筒２の内側に組込まれる軸受箱であり、主軸
１の両端部は、それぞれ２個ずつ配置されたアンギュラ
玉軸受４、５と６、７を介して軸受箱３内部に回転自在
に支持されている。
て説明する。図１及び図２において、１は主軸、２は外
筒、３は外筒２の内側に組込まれる軸受箱であり、主軸
１の両端部は、それぞれ２個ずつ配置されたアンギュラ
玉軸受４、５と６、７を介して軸受箱３内部に回転自在
に支持されている。
【００１５】各アンギュラ玉軸受４、５と６、７は、そ
れぞれ並列背面組み合せの状態で組込まれ、主軸１のワ
ーク取付け側に配置される軸受４、５は、軸受箱３に対
して軸方向に固定されている。
れぞれ並列背面組み合せの状態で組込まれ、主軸１のワ
ーク取付け側に配置される軸受４、５は、軸受箱３に対
して軸方向に固定されている。
【００１６】一方、ワーク取付け側とは反対側の軸受
６、７には、軸受箱３の内径面との間に軸受予圧を変化
させるための予圧調整装置Ａが組込まれている。
６、７には、軸受箱３の内径面との間に軸受予圧を変化
させるための予圧調整装置Ａが組込まれている。
【００１７】この予圧調整装置Ａは、予圧調整スリーブ
８と、弾性部材としての圧縮コイルバネ９と、スリーブ
ストッパ１０とから成り、そのスリーブストッパ１０
は、軸受箱３内部に圧入にされたストッパ固定板１１に
ボルト１２を用いて固定されている。
８と、弾性部材としての圧縮コイルバネ９と、スリーブ
ストッパ１０とから成り、そのスリーブストッパ１０
は、軸受箱３内部に圧入にされたストッパ固定板１１に
ボルト１２を用いて固定されている。
【００１８】上記予圧調整スリーブ８は、そのスリーブ
の外径面と軸受箱３の間に組込んだボールスライド軸受
１３により、軸受箱３の内部を軸方向に極めて小さな力
で摺動できるようになっており、内径面側に、間座１４
を介してアンギュラ玉軸受６、７が嵌合している。この
間座１４は、予圧調整スリーブ８の内径面に設けた段部
１５と、軸受６の外輪端面との間に組込まれ、スリーブ
８が軸方向に移動すると、軸受６の外輪を押圧する。こ
れにより、軸受６、７の外輪が内輪に対して相対移動し
て軸受すき間が変化し、軸受６、７の予圧が変化するよ
うになっている。
の外径面と軸受箱３の間に組込んだボールスライド軸受
１３により、軸受箱３の内部を軸方向に極めて小さな力
で摺動できるようになっており、内径面側に、間座１４
を介してアンギュラ玉軸受６、７が嵌合している。この
間座１４は、予圧調整スリーブ８の内径面に設けた段部
１５と、軸受６の外輪端面との間に組込まれ、スリーブ
８が軸方向に移動すると、軸受６の外輪を押圧する。こ
れにより、軸受６、７の外輪が内輪に対して相対移動し
て軸受すき間が変化し、軸受６、７の予圧が変化するよ
うになっている。
【００１９】上記圧縮コイルバネ９は、予圧調整スリー
ブ８の端面とストッパ固定板１１の端面間に組込まれ、
その弾性力により、予圧調整スリーブ８を軸受６、７の
予圧が増大する方向へ付勢している。
ブ８の端面とストッパ固定板１１の端面間に組込まれ、
その弾性力により、予圧調整スリーブ８を軸受６、７の
予圧が増大する方向へ付勢している。
【００２０】また、上記スリーブストッパ１０の外径面
には、予圧調整スリーブ８の段部１６に対応する段部１
７が設けられ、この段部１６、１７同士の当接により、
軸受６、７の予圧が増大する方向へのスリーブ８の移動
を所定の位置で止め、逆方向へのスリーブ８の移動は許
すようになっている。
には、予圧調整スリーブ８の段部１６に対応する段部１
７が設けられ、この段部１６、１７同士の当接により、
軸受６、７の予圧が増大する方向へのスリーブ８の移動
を所定の位置で止め、逆方向へのスリーブ８の移動は許
すようになっている。
【００２１】ここで、スリーブストッパ１０の位置と、
圧縮コイルバネ９のばね力Ｆｓの大きさは、図２のよう
に予圧調整スリーブ８がスリーブストッパ１０と当接し
て停止したときに、軸受６の内輪と外軸の間で軸受すき
間δができ、その軸受すき間δにより生じる軸受６の初
期予圧Ｆｂ0 に対してばね力Ｆｓが大きくなるように設
定されている（Ｆｓ＞Ｆｂ0 ）。
圧縮コイルバネ９のばね力Ｆｓの大きさは、図２のよう
に予圧調整スリーブ８がスリーブストッパ１０と当接し
て停止したときに、軸受６の内輪と外軸の間で軸受すき
間δができ、その軸受すき間δにより生じる軸受６の初
期予圧Ｆｂ0 に対してばね力Ｆｓが大きくなるように設
定されている（Ｆｓ＞Ｆｂ0 ）。
【００２２】また、圧縮コイルバネ９のばね力Ｆｓは、
主軸１が所定の回転数ｎ1 で回転したときの軸受６、７
の軸受予圧Ｆｂ1 と等しく（Ｆｓ＝Ｆｂ1 ）、その回転
数ｎ1 以上で主軸１が回転したときに、軸受６、７内部
で生じる圧力よりも小さくなるように設定されている。
主軸１が所定の回転数ｎ1 で回転したときの軸受６、７
の軸受予圧Ｆｂ1 と等しく（Ｆｓ＝Ｆｂ1 ）、その回転
数ｎ1 以上で主軸１が回転したときに、軸受６、７内部
で生じる圧力よりも小さくなるように設定されている。
【００２３】なお、図１において軸受箱３に設けた通路
１８は、間座から各軸受潤滑油を供給するための供給路
である。
１８は、間座から各軸受潤滑油を供給するための供給路
である。
【００２４】この実施例は、上記のような構造であり、
主軸１が停止状態にあるときは、図２のように圧縮コイ
ルばね９のばね力Ｆｓによって予圧調整スリーブ８がス
リーブストッパ１０の段部１７に当接するまで移動し、
軸受６、８には軸受すき間δにより初期予圧Ｆｂ0 が負
荷される（図４参照）。
主軸１が停止状態にあるときは、図２のように圧縮コイ
ルばね９のばね力Ｆｓによって予圧調整スリーブ８がス
リーブストッパ１０の段部１７に当接するまで移動し、
軸受６、８には軸受すき間δにより初期予圧Ｆｂ0 が負
荷される（図４参照）。
【００２５】この場合、Ｆｓ＞Ｆｂ0 の関係となってい
るので、スリーブ８の位置が一定に保持され、軸受は定
位置予圧の状態となる。この初期予圧Ｆｂ0 は、スリー
ブストッパ１０の位置を変更し、軸受６、７の内外輪の
平面差を変えることにより任意に調整することができ
る。
るので、スリーブ８の位置が一定に保持され、軸受は定
位置予圧の状態となる。この初期予圧Ｆｂ0 は、スリー
ブストッパ１０の位置を変更し、軸受６、７の内外輪の
平面差を変えることにより任意に調整することができ
る。
【００２６】主軸１が回転し、回転数が設定の回転数ｎ
1 に達するまでの範囲は、主軸の回転上昇に比例して増
大する軸受６、７内部の圧力により、軸受予圧Ｆｂも除
々に増大する。
1 に達するまでの範囲は、主軸の回転上昇に比例して増
大する軸受６、７内部の圧力により、軸受予圧Ｆｂも除
々に増大する。
【００２７】主軸１の回転数が設定の回転数ｎ1 に達す
ると、ばね力Ｆｓと軸受予圧Ｆｂが釣合い、その時点か
らさらに主軸回転が上昇すると、図３に示すように予圧
調整スリーブ８が押戻され、圧縮コイルバネ９が縮む方
向に変形する。これにより、スリーブ８とスリーブスト
ッパ１０の間にすき間が生じるため、圧縮コイルバネ９
のばね力Ｆｓそのものが軸受予圧となり、定圧予圧状態
となる。
ると、ばね力Ｆｓと軸受予圧Ｆｂが釣合い、その時点か
らさらに主軸回転が上昇すると、図３に示すように予圧
調整スリーブ８が押戻され、圧縮コイルバネ９が縮む方
向に変形する。これにより、スリーブ８とスリーブスト
ッパ１０の間にすき間が生じるため、圧縮コイルバネ９
のばね力Ｆｓそのものが軸受予圧となり、定圧予圧状態
となる。
【００２８】この定圧予圧（Ｆｂ1 ＝Ｆｓ）は、予圧の
上限許容値より低く設定する必要があり、実際には、主
軸の最高回転数ｎ2 において軸受の転動体にジャイロ滑
りを生じさせないために必要な予圧力と、軸受寿命で決
める上限値の間で設定するようにする。
上限許容値より低く設定する必要があり、実際には、主
軸の最高回転数ｎ2 において軸受の転動体にジャイロ滑
りを生じさせないために必要な予圧力と、軸受寿命で決
める上限値の間で設定するようにする。
【００２９】このように実施例の装置を用いれば、主軸
剛性の必要な低速時においては定位置予圧が得られ、回
転数が増加するに従い自動的に高速向きである定圧予圧
に移行させることができ、主軸回転に見合った最適な軸
受予圧を得ることができる。
剛性の必要な低速時においては定位置予圧が得られ、回
転数が増加するに従い自動的に高速向きである定圧予圧
に移行させることができ、主軸回転に見合った最適な軸
受予圧を得ることができる。
【００３０】また、図５は予圧切換式の従来の装置を用
いて、主軸の運転中に軸受予圧を多段階で変化させたと
きの予圧変化を示したものである。
いて、主軸の運転中に軸受予圧を多段階で変化させたと
きの予圧変化を示したものである。
【００３１】この図５と図４を比較すると、従来の切換
え方式では、主軸の運転中に予圧が急激に変化し、その
時点で、主軸剛性も大きく変化するのに対して、この実
施例の調整装置では、予圧の急激な変化を伴なわずに定
位置予圧から定圧予圧にスムーズに変化するため、主軸
剛性の急激な変化がなく、安定した主軸運転を行なうこ
とができる。
え方式では、主軸の運転中に予圧が急激に変化し、その
時点で、主軸剛性も大きく変化するのに対して、この実
施例の調整装置では、予圧の急激な変化を伴なわずに定
位置予圧から定圧予圧にスムーズに変化するため、主軸
剛性の急激な変化がなく、安定した主軸運転を行なうこ
とができる。
【００３２】
【効果】以上のような構成としたことにより、この発明
は次のような効果を奏することができる。
は次のような効果を奏することができる。
【００３３】（１）主軸回転数の上昇により低速時で定
位置予圧、高速時で定圧予圧に自動的に移行するため、
予圧切換え等の制御が不要となり、制御構造や制御操作
の簡略化を図ることができる。
位置予圧、高速時で定圧予圧に自動的に移行するため、
予圧切換え等の制御が不要となり、制御構造や制御操作
の簡略化を図ることができる。
【００３４】（２）油圧等を使用せずに定位置予圧から
定圧予圧へ移行するため、油圧源等の付帯設備や軸受箱
内の油圧管路等が不要になり、装置のコンパクト化と製
造コストの低減が図れる。
定圧予圧へ移行するため、油圧源等の付帯設備や軸受箱
内の油圧管路等が不要になり、装置のコンパクト化と製
造コストの低減が図れる。
【００３５】（３）主軸運転中に急激な予圧変化がな
く、予圧状態がスムーズに変化するので、主軸剛性の急
激な変化がなく、安定した運転状態を維持することがで
きる。
く、予圧状態がスムーズに変化するので、主軸剛性の急
激な変化がなく、安定した運転状態を維持することがで
きる。
【００３６】（４）構造が簡単で部品数も少ないため、
装置をユニット化して簡単にスピンドル内部に組込むこ
とができる。
装置をユニット化して簡単にスピンドル内部に組込むこ
とができる。
【図１】実施例を示す断面図
【図２】同上の要部を拡大した断面図
【図３】同上の作用状態を示す断面図
【図４】実施例の予圧変化を示す図表
【図５】従来例の予圧変化を示す図表
１ 主軸 ２ 外筒 ３ 軸受箱 ４、５、６、７ アンギュラ玉軸受 ８ 予圧調整スリーブ ９ 圧縮コイルバネ １０ スリーブストッパ １１ ストッパ固定板 １３ ボールスライド軸受
Claims (1)
- 【請求項１】 主軸を支持する軸受を軸方向に押圧する
予圧調整スリーブと、その予圧調整スリーブを軸受の予
圧が増大する方向に付勢する弾性部材と、上記軸受の予
圧が増大する方向への予圧調整スリーブの移動を任意位
置で止めるストッパとから成り、上記弾性部材の付勢力
を、主軸が所定の回転数以上で回転した時に軸受内部で
生じる圧力よりも小さくなるように設定したスピンドル
軸受の予圧調整装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19733593A JPH0751904A (ja) | 1993-08-09 | 1993-08-09 | スピンドル軸受の予圧調整装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19733593A JPH0751904A (ja) | 1993-08-09 | 1993-08-09 | スピンドル軸受の予圧調整装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0751904A true JPH0751904A (ja) | 1995-02-28 |
Family
ID=16372763
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19733593A Pending JPH0751904A (ja) | 1993-08-09 | 1993-08-09 | スピンドル軸受の予圧調整装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0751904A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN117869479A (zh) * | 2023-12-26 | 2024-04-12 | 中航工程集成设备有限公司 | 一种基于轴承滑油喷嘴的轴承预紧结构 |
| WO2026100305A1 (ja) * | 2024-11-11 | 2026-05-15 | Ntn株式会社 | スピンドル装置、研削装置、および切削加工装置 |
-
1993
- 1993-08-09 JP JP19733593A patent/JPH0751904A/ja active Pending
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