CN112714833B - 主轴装置 - Google Patents
主轴装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112714833B CN112714833B CN201980060111.2A CN201980060111A CN112714833B CN 112714833 B CN112714833 B CN 112714833B CN 201980060111 A CN201980060111 A CN 201980060111A CN 112714833 B CN112714833 B CN 112714833B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- bearing
- load point
- point side
- load
- angular ball
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
- F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
- F16C19/14—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load
- F16C19/18—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with two or more rows of balls
- F16C19/181—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with two or more rows of balls with angular contact
- F16C19/182—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with two or more rows of balls with angular contact in tandem arrangement
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
- F16C19/54—Systems consisting of a plurality of bearings with rolling friction
- F16C19/541—Systems consisting of juxtaposed rolling bearings including at least one angular contact bearing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
- F16C19/54—Systems consisting of a plurality of bearings with rolling friction
- F16C19/546—Systems with spaced apart rolling bearings including at least one angular contact bearing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
- F16C33/58—Raceways; Race rings
- F16C33/583—Details of specific parts of races
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2240/00—Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
- F16C2240/40—Linear dimensions, e.g. length, radius, thickness, gap
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2322/00—Apparatus used in shaping articles
- F16C2322/39—General build up of machine tools, e.g. spindles, slides, actuators
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
- F16C33/58—Raceways; Race rings
- F16C33/62—Selection of substances
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C35/00—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers
- F16C35/08—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers for spindles
- F16C35/12—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers for spindles with ball or roller bearings
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Rolling Contact Bearings (AREA)
Abstract
主轴装置将承受径向载荷的旋转轴经由轴承部支承于壳体。轴承部具备:一对载荷点侧轴承部,其以径向载荷作用于旋转轴的载荷点为中心在轴向上分离地配置,且分别具有3列以上角接触球轴承;以及一对反载荷点侧轴承部,其从一对载荷点侧轴承部向轴向外侧分离地配置,且分别具有2列以上角接触球轴承。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高了耐载荷性的主轴装置。
背景技术
在近年的常见工业机械(例如印刷机用的辊支承机构、半导体晶片的旋转清洗机)中,为了提高工件的加工效率,要求主轴的高速驱动。与此同时,随着工件体积的增大、高效率化,被切削量增加,导致主轴所承受的径向载荷大幅上升,对支承主轴的轴承的耐径向载荷性的提高的需求越来越高。为了提高耐径向载荷性,一直以来采用单纯增加角接触球轴承的列数的方法。由此,每1列轴承的负载得以减轻,可期待主轴的耐久性的提高。
作为这样的主轴装置10,如图10所示,利用在主轴1的轴向的两端以背对背方式配置的且分别具有接触角α的例如4列角接触球轴承3(3A、3B、3C、3D)来旋转自如地支承主轴1。各个角接触球轴承3在内圈5与外圈7之间以接触角α滚动自如地设置有被保持架8旋转自如地保持的多个滚动体9。
在将承受有载荷的载荷点(图中用P表示)设定在主轴1的轴向中央的情况下,对支承主轴1的角接触球轴承3施加有作为主应力的径向载荷和轴向载荷。特别是在角接触球轴承3中,Pr(径向当量动负荷)/Cr(径向基本额定动负荷)为0.1以上。进而,如图10的粗虚线所示,主轴1中在载荷点P产生挠曲量最大的挠曲。因此,特别是对于轴向内侧的角接触球轴承3A,同时承受有挠曲所致的较大的力矩载荷M,运转时的各角接触球轴承3由于内圈5、外圈7的各滚道面与滚动体9的接触而产生摩擦热,轴承温度上升。
另一方面,以轴承负载容量的增大、轴承的高刚性化、旋转性能的稳定化等为目的,提出了实现轴承的长寿命化的各种主轴装置(例如,参照专利文献1、2)。在专利文献1的多列滚动轴承中,在具有2列滚动体的角接触向心轴承中,通过在一列和另一列滚动体中改变滚动体规格,使悬伸侧的滚动体的直径为大直径,从而提高负载能力。另外,专利文献2的多列球轴承通过将多列配置的球轴承设为与轴向位置相应的轴承内部规格,从而减小轴承间的温度差,得到稳定的旋转性能。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2004-286116号公报
专利文献2:日本特开2005-299761号公报
发明内容
发明欲解决的技术问题
如图10所示,在配置有多列角接触球轴承3的主轴装置10中,与4列角接触球轴承3中的配置在外侧的角接触球轴承3A、3D相比,被角接触球轴承3A、3D夹着的内侧的角接触球轴承3B、3C散热性较差,存在轴承温度容易上升的倾向。因此,由于严酷的运转条件,有可能使得内侧的角接触球轴承3B、3C过热,从而在滚道圈的滚动面上产生烧死、剥离、蠕变等。另外,若使角接触球轴承3的列数增加,则不仅会因上述的温度条件的恶化而导致运转时的烧死,而且机械尺寸会变大,另外,主轴1的维修作业时的处理性也会降低。因此,为了防止温度上升导致发生故障,要求降低各角接触球轴承3产生的摩擦热,抑制温度上升。
上述专利文献1所记载的多列滚动轴承的应用对象是CT扫描装置等在载荷支承点悬伸的状态下使用的多列滚动轴承,与在载荷支承点的两侧配置滚动轴承的常见的机械装置的主轴装置形式不同。另外,上述专利文献2所记载的多列球轴承没有指定主轴中的轴承的相对位置关系。
本发明的目的在于提供一种主轴装置,其通过使轴承部具备载荷点侧轴承部和反载荷点侧轴承部,从而使作用于滚动轴承的载荷负载分布恰当。
用于解决问题的技术手段
本发明包含下述结构。
一种主轴装置,将承受径向载荷的旋转轴经由轴承部支承于壳体,
所述轴承部包括:
一对载荷点侧轴承部,所述一对载荷点侧轴承部以所述径向载荷作用于所述旋转轴的载荷点为中心在轴向上分离配置,且分别具有3列以上角接触球轴承;以及
一对反载荷点侧轴承部,所述一对反载荷点侧轴承部从所述一对载荷点侧轴承部向轴向外侧分离地配置,且分别具有2列以上角接触球轴承。
发明效果
根据本发明的主轴装置,通过使轴承部具备载荷点侧轴承部和反载荷点侧轴承部,从而能够使作用于滚动轴承的载荷负载分布恰当。
附图说明
图1是示出第一实施方式的主轴装置的滚动轴承的配置例的结构图。
图2是示出图1所示的主轴装置的主轴的挠曲抑制效果的说明。
图3是示出第二实施方式的主轴装置中的滚动轴承的配置例的结构图。
图4是示出第三实施方式的主轴装置中的滚动轴承的配置例的结构图。
图5是示出第四实施方式的主轴装置中的滚动轴承的配置例的结构图。
图6是示出第五实施方式的主轴装置中的滚动轴承的配置例的结构图。
图7是示出第六实施方式的主轴装置中的滚动轴承的配置例的结构图。
图8是示出第七实施方式的主轴装置中的滚动轴承的配置例的结构图。
图9是示出第八实施方式的主轴装置中的滚动轴承的配置例的结构图。
图10是示出现有的主轴装置的滚动轴承的配置例的结构图。
符号说明
11 主轴承部(载荷点侧轴承部)
13 辅助轴承部(反载荷点侧轴承部)
15 主轴(旋转轴)
17A、17B、17C、17D、17E、17F 角接触球轴承
19A、19B、19C 角接触球轴承
41 外侧轴承
43 内侧轴承
100、200、300、400、500、600、700、800 主轴装置
具体实施方式
以下,参照附图详细说明本发明涉及的主轴装置的优选的各实施方式。
<第一实施方式>
图1是示出本发明涉及的主轴装置的滚动轴承的配置例的结构图。
本实施方式的主轴装置100利用一对载荷点侧轴承部(以下,也称为主轴承部)11和一对反载荷点侧轴承部(以下,也称为辅助轴承部)13将主轴15旋转自如地支承,一对载荷点侧轴承部11以作用于旋转轴即主轴15的径向载荷的载荷点P为中心分别在轴向上分离配置,一对反载荷点侧轴承部13从载荷点侧轴承部11向轴向外侧分离配置。载荷点P设定在主轴15的轴向中央,但不限于此,载荷点也可以是包含轴向中央在内的整个规定区域。
主轴承部11由3列角接触球轴承17A、17B、17C背对背组合(DB组合)而构成。在以下的说明中,在主轴承部11的3列角接触球轴承17A、17B、17C中,也将配置在轴向两侧的角接触球轴承(在图1所示的例子中为17A、17C)称为外侧轴承41,并且也将被这些外侧轴承41夹着的角接触球轴承(在图1所示的例子中为17B)称为内侧轴承43。
辅助轴承部13由2列角接触球轴承19A、19B背对背组合(DB组合)而构成,配置在比主轴承部11更远离载荷点P的一侧。即,一对主轴承部11及一对辅助轴承部13相对于载荷点P对称地配置。
主轴承部11的各角接触球轴承17A、17B、17C中,在内圈21与外圈23之间,多个滚动体25具有接触角α1、α2并以能够经由保持架27滚动的方式配置。另外,辅助轴承部13的各角接触球轴承19A、19B中也同样,在内圈31与外圈33之间,多个滚动体35具有接触角并以能够经由保持架37滚动的方式配置。
角接触球轴承17A、17B、17C在承受有较大的载荷的状态下运转时,内圈21和外圈23与滚动体25的摩擦导致温度上升。在本结构的主轴装置100中,为了抑制该温度上升,在主轴承部11的轴向外侧配置辅助轴承部13,减少由主轴15的挠曲导致的力矩载荷。另外,减少内圈21和外圈23与滚动体25的接触面压、接触面积,以降低摩擦。
为了减小力矩载荷,要减小主轴15的挠曲,因此要点在于主轴承部11与辅助轴承部13的位置关系。另外,为了减小内侧轴承43的内圈21和外圈23与滚动体25的接触面积,要使外侧轴承41的内外圈滚道槽21a、23a的滚道槽曲率比R小于内侧轴承43的内外圈滚道槽21a、23a的滚道槽曲率比R。另外,使外侧轴承41的接触角α1大于内侧轴承43的接触角α2,进而使外侧轴承41的滚动体25的直径(滚动体直径)d1大于内侧轴承43的滚动体25的直径(滚动体直径)d2。在此,内外圈滚道槽21a、23a的滚道槽曲率比R是指角接触球轴承17的内圈21、外圈23的滚道槽半径r相对于滚动体25的直径d的比(R=r/d)。
在将从主轴承部11的轴向中央到辅助轴承部13的轴向中央的距离设为L,将主轴承部11的内圈21的内径(主轴15的外径)设为D时,主轴承部11与辅助轴承部13的位置关系优选以尺寸比L/D满足0.2<L/D<7的方式配置。在图1所示的例子中,L/D=1.7。
当L/D减小时,主轴承部11的径向载荷过大。另一方面,当L/D变大时,由主轴15的挠曲导致的轴承的倾斜变大,力矩载荷过大。任一情况下轴承寿命均会大幅减少。L/D的优选范围为0.25<L/D<6,更优选的范围为0.3<L/D<5。
在主轴承部11中,外侧轴承41的外圈滚道槽23a的滚道槽曲率比R1设定为小于内侧轴承43的外圈滚道槽23a的滚道槽曲率比R2(R1<R2),或者,外侧轴承41的内圈滚道槽21a的滚道槽曲率比R3设定为小于内侧轴承43的内圈滚道槽21a的滚道槽曲率比R4(R3<R4)。
若滚道槽曲率比变大,则内外圈滚道槽21a、23a与滚动体25的接触面积变得过小,接触面压力变大。另外,若滚道槽曲率比变小,则接触面积增大,接触阻力增大。因此,作为取得平衡的滚道槽曲率比,优选为0.51以上且0.56以下的范围。在图1所示的例子中,外侧轴承41和内侧轴承43的内外圈滚道槽21a、23a的滚道槽曲率比R1、R2、R3、R4均为0.51以上且0.56以下。
另外,外侧轴承41的接触角α1被设定为大于内侧轴承43的接触角α2(α1>α2),外侧轴承41的滚动体25的直径d1被设定为大于内侧轴承43的滚动体25的直径d2(d1>d2)。为了使载荷分配平衡以抑制主轴承部11的不良情况而优选的接触角α为10°≤α≤50°,优选为15°≤α≤45°。图示例的接触角为α1=α2=35°,外侧轴承41的滚动体25的直径d1为24mm,内侧轴承43的滚动体25的直径d2为20mm。
进而,主轴承部11的内外圈滚道槽21a、23a表面的残余奥氏体量为50重量%以下(表面的残余奥氏体量具体而言是指从滚道槽表面到400μm的深度的任意深度处的残余奥氏体量)。其理由见后述。
在图1中,在主轴承部11中,中央载荷侧的外侧轴承由于径向载荷和力矩载荷的负载分担变多而需要2列以上,因此由3列角接触球轴承17构成,辅助轴承部13由2列角接触球轴承19构成,但本主轴装置100不限于此。例如也可以是主轴承部11由4列以上角接触球轴承构成,辅助轴承部13由3列以上角接触球轴承构成。
这样,通过限制L/D来抑制由主轴15的挠曲导致的力矩载荷,并且将外侧轴承41的滚动体25的直径d1设定为大于内侧轴承43的滚动体25的直径d2,抑制内侧轴承43的发热量。由此,能够抑制由温度上升引起的剥离、烧死、蠕变的产生。
接着,说明上述轴承的排列、形状、材料与剥离、烧死、蠕变的关系。
(剥离)
如图2所示,若对主轴15的载荷点P施加径向载荷,则通常存在主轴15以载荷点P为中心呈弓状挠曲(参照图中粗虚线)的倾向。在该情况下,较大的负载作用于最靠近载荷点P的轴承(载荷点侧轴承17A)。在对轴承施加大的载荷的情况下,在内外圈滚道槽21a、23a与滚动体25之间产生大的接触面压力。在该情况下,特别是在内圈滚道槽21a中产生大的剪切应力。另外,在材料内部的微小缺陷产生大的应力集中的情况下,有时在微小缺陷的周边产生裂纹。进而,若对主轴15持续作用载荷,已产生的裂纹会扩展,最终裂纹顶端到达表面,导致有可能发生剥离。
为了抑制这样的剥离,从主轴装置10的结构的观点出发,从主轴承部11向主轴15的外侧分离地配置辅助轴承部13是有效的。由此,如图2所示,抑制了主轴15的挠曲变形而降低了主轴承部11的载荷,将内外圈滚道槽21a、23a与滚动体25之间的接触面压力抑制得很小。
另外,也能够通过增加内外圈滚道槽21a、23a与滚动体25之间的接触面积,从而缓和主轴承部11的接触面压力。具体而言,从轴承形状的观点考虑,与外侧轴承41相比,使内侧轴承43的滚动体25的直径d变大,使内外圈槽曲率比(=内圈的滚道槽半径/滚动体直径或外圈滚道槽半径/滚动体直径)变大,使接触角变小,从而能够缓和接触面压力。由此,不仅能够避免因角接触球轴承17的列数的增加而导致的载荷分散效果,还能够避免载荷向载荷点侧轴承17A集中,能够防止剥离的产生。
(烧死)
在高速旋转地使用主轴装置10的主轴15的情况下,在搭载于该主轴15的组合轴承中,由于滚动体25与内外圈滚道槽21a、23a间的摩擦,滚动接触部的温度上升。在该温度上升较大的情况下,有可能因油膜耗尽导致烧死。
由于遍及主轴15的全长而产生挠曲,因此越是使主轴长度变长,主轴15的弓状的挠曲所伴随的变形越大。由此,除了径向载荷以外,还同时承受有由主轴15的挠曲引起的力矩载荷。由此,滚动体25与内外圈滚道槽21a、23a间的接触面压力增加,润滑容易耗尽,容易产生烧死现象。因此,作为有效的防烧死对策,在主轴承部11中,考虑径向载荷和力矩载荷的增减,并使主轴承部11与辅助轴承部13的配置的平衡恰当。
与两端面被外侧轴承41夹着的内侧轴承43相比,外侧轴承41容易使由轴承自身的滚动摩擦引起的发热量向外部释放,所以因轴承的滚动摩擦的发热而烧死的可能性低。而在内侧轴承43中,由于两端面被外侧轴承41夹持,因此散热容易变得不充分,容易因热滞留而产生内外圈温度差(内圈温度>外圈温度)。因此,如果组合轴承在轴承的内部间隙容易减少且预先承受有预压,预压载荷会大幅增加,可能产生烧死。
因此,关于内侧轴承43,通过采用极力减少发热的结构,能够提高组合轴承整体的耐烧死性。在此所述的发热是因内外圈滚道槽21a、23a与滚动体25之间的摩擦而产生,因此减少相互的接触面积是有效的。因此,只要使滚动体25的直径d变小、使内外圈槽曲率比变大、使接触角变小即可。
另外,也能够通过轴承的材料选定来抑制温度上升时的轴承的变形量。在滚动轴承中,在滚动体25与内外圈滚道槽21a、23a之间产生高的接触面压力,因此要求不会产生塑性变形的硬度。为了使该硬度在工业生产上成立,需要使用0.5%C以上的碳钢进行淬火处理。此时,伴随着碳量的增加而容易产生残余奥氏体。残余奥氏体是不稳定的相,在长期使用中变化为马氏体,轴承伴随永久变形而膨胀。该膨胀导致内外圈滚道槽21a、23a膨胀,有时会产生烧死。
因此,通过限制内圈21、外圈23中的至少一者的材料中的残余奥氏体量,从而能够抑制烧死。各材料中的残余奥氏体优选为50重量%以下。另外,更优选为40重量%以下,进一步优选为30重量%以下。
(蠕变)
在主轴装置10中,由于较大的径向载荷作用于轴承内圈,因此,轴承内圈具有在径向上被压缩并且内径扩大的倾向。因此,最初赋予的过盈量减少的程度较大,导致过盈量不足。此外,由于内圈21为旋转侧,因此径向载荷成为所谓的旋转载荷,作为其结果,内圈21相对于主轴15在圆周方向上偏移,从而可能产生蠕变。在该情况下,也能够利用上述的残余奥氏体的限制来抑制内圈的膨胀(老化),并且防止该不良情况。
<第二实施方式>
图3是示出第二实施方式的主轴装置的滚动轴承的配置例的结构图。
本实施方式的主轴装置200中,主轴承部11由背对背组合(DB组合)的4列角接触球轴承17(17A、17B、17C、17D)构成,辅助轴承部13由背对背组合(DB组合)的2列角接触球轴承19(19A、19B)构成。
主轴承部11和辅助轴承部13的L/D为3.5。另外,外侧轴承41(17A、17D)的内外圈槽曲率比R1为0.52,内侧轴承43(17B、17C)的内外圈槽曲率比R2为0.54。即,配置在载荷点侧和反载荷点侧的外侧轴承41的外圈和内圈的滚道槽曲率比R1小于被外侧轴承41夹着的内侧轴承43的外圈和内圈的滚道槽曲率比R2(R1<R2)。
外侧轴承41和内侧轴承43的滚动体25的直径d为24mm,接触角α为30°。它们的效果与第一实施方式的主轴装置100相同。
<第三实施方式>
图4是示出第三实施方式的主轴装置的滚动轴承的配置例的结构图。本实施方式的主轴装置300中,主轴承部11由背对背组合(DB组合)的5列角接触球轴承17(17A、17B、17C、17D、17E)构成,辅助轴承部13由背对背组合(DB组合)的2列角接触球轴承19(19A、19B)构成。
该主轴承部11和辅助轴承部13的L/D为4.1。另外,外侧轴承41(17A、17E)和内侧轴承43(17B、17C、17D)的所有内外圈槽曲率比R为0.53,滚动体25的直径d为22mm,接触角α为25°。
<第四实施方式>
图5是示出第四实施方式的主轴装置的滚动轴承的配置例的结构图。本实施方式的主轴装置400中,主轴承部11由背对背组合(DB组合)的4列角接触球轴承17(17A、17B、17C、17D)构成,辅助轴承部13由背对背组合(DB组合)的2列角接触球轴承19(19A、19B)构成。
该主轴承部11和辅助轴承部13的L/D为3.5。另外,外侧轴承41(17A、17D)的接触角α1为30°,内侧轴承43(17B、17C)的接触角α2为25°。即,接触角具有α1>α2的关系。
另外,外侧轴承41和内侧轴承43的内外圈槽曲率比R均为0.55,滚动体25的直径d均为22mm。
<第五实施方式>
图6是示出第五实施方式的主轴装置的滚动轴承的配置例的结构图。本实施方式的主轴装置500中,主轴承部11由背对背组合(DB组合)的6列角接触球轴承17(17A、17B、17C、17D、17E、17F)构成,辅助轴承部13由背对背组合(DB组合)的2列角接触球轴承19(19A、19B)构成。
该主轴承部11和辅助轴承部13的L/D为5.2。另外,外侧轴承41(17A、17F)的接触角α1为35°,内侧轴承43(17B、17C、17D、17E)的接触角α2为30°。即,接触角具有α1>α2的关系。
另外,外侧轴承41及内侧轴承43的内外圈槽曲率比R均为0.54,滚动体25的直径d均为24mm。
<第六实施方式>
图7是示出第六实施方式的主轴装置的滚动轴承的配置例的结构图。本实施方式的主轴装置600中,主轴承部11由背对背组合(DB组合)的6列角接触球轴承17(17A、17B、17C、17D、17E、17F)构成,辅助轴承部13由背对背面组合(DB组合)的2列角接触球轴承19(19A、19B)构成。
该主轴承部11和辅助轴承部13的L/D为5.2。另外,外侧轴承41(17A、17F)的接触角α1为35°。内侧轴承43中,配置在外侧的角接触球轴承17B、17E的接触角α2为30°,配置在内侧的角接触球轴承17C、17D的接触角α3为25°。即,接触角具有α1>α2>α3的关系。
外侧轴承41的外圈槽曲率比R1为0.51,内圈槽曲率比R2为0.52。内侧轴承43中,配置在外侧的角接触球轴承17B、17E的内外圈槽曲率比R3均为0.53,配置在内侧的角接触球轴承17C、17D的外圈槽曲率比R4为0.54,内圈槽曲率比R5为0.53。
即,外侧轴承41的外圈的滚道槽曲率比R1小于内侧轴承43的外圈的滚道槽曲率比R3、R4(R1<R3,R1<R4)。另外,外侧轴承41的内圈的滚道槽曲率比R2与内侧轴承43的角接触球轴承17B的内圈的滚道槽曲率比R3相同(R2=R3),并且小于角接触球轴承17C的内圈的滚道槽曲率比R5(R2<R5)。
另外,外侧轴承41的滚动体25的直径d1为24mm。内侧轴承43中,配置在外侧的角接触球轴承17B、17E的滚动体25的直径d2为22mm,配置在内侧的角接触球轴承17C、17D的滚动体25的直径d3为20mm。即,滚动体25的直径具有d1>d2>d3的关系。
<第七实施方式>
图8是示出第七实施方式的主轴装置的滚动轴承的配置例的结构图。本实施方式的主轴装置700中,主轴承部11由背对背组合(DB组合)的6列角接触球轴承17(17A、17B、17C、17D、17E、17F)构成,辅助轴承部13由背对背组合(DB组合)的3列角接触球轴承19(19A、19B、19C)构成。
该主轴承部11和辅助轴承部13的L/D=6.4。另外,外侧轴承41(17A、17F)的接触角α1为35°,内侧轴承43(17B、17C、17D、17E)的接触角α2为30°。即,接触角具有α1>α2的关系。
另外,外侧轴承41的内外圈槽曲率比R1为0.52,内侧轴承43中,配置在外侧的角接触球轴承17B、17E的内外圈槽曲率比R2为0.53,配置在内侧的角接触球轴承17C、17D的内外圈槽曲率比R3为0.54。即,内外圈槽曲率比具有R1<R2<R3的关系。
外侧轴承41的滚动体25的直径d1为24mm。内侧轴承43中,配置在外侧的角接触球轴承17B、17E的滚动体25的直径d2为22mm,配置在内侧的角接触球轴承17C、17D的滚动体25的直径d3为20mm。即,滚动体25的直径具有d1>d2>d3的关系。
<第八实施方式>
图9是示出第八实施方式的主轴装置的滚动轴承的配置例的结构图。本实施方式的主轴装置800中,主轴承部11由背对背组合(DB组合)的6列角接触球轴承17(17A、17B、17C、17D、17E、17F)构成,辅助轴承部13由背对背组合(DB组合)的3列角接触球轴承19(19A、19B、19C)构成。
该主轴承部11和辅助轴承部13的L/D为6.4。另外,外侧轴承41(17A、17F)的接触角α1为35°。内侧轴承43中,配置在外侧的角接触球轴承17B、17E的接触角α2为30°,配置在内侧的角接触球轴承17C、17D的接触角α3为25°。即,接触角具有α1>α2>α3的关系。
外侧轴承41的内外圈槽曲率比R1为0.53,内侧轴承43的内外圈槽曲率比R2为0.54,具有R1<R2的关系。
另外,外侧轴承41的滚动体25的直径d1为24mm,内侧轴承43的滚动体25的直径d2为22mm,具有d1>d2的关系。
根据上述各实施方式,能够使作用于滚动轴承的载荷负载分布恰当,抑制由局部的温度上升导致烧死。
本发明并不限定于上述实施方式,将实施方式的各结构相互组合、本领域技术人员基于说明书的记载以及公知的技术而进行变更、应用也在本发明预料之内,包含在要求保护的范围内。
例如,在上述说明中,构成配置在左右两端的主轴承部11和辅助轴承部13的角接触球轴承17、19的个数、主轴承部11与辅助轴承部13的距离L相对于主轴承部11的内圈21的内径D的尺寸比L/D、角接触球轴承17、19的接触角α、滚动体25的直径d、内外圈槽曲率比R在轴向的左右相同,但也可以不同。
如上所述,在本说明书中公开了以下事项。
(1)一种主轴装置,将承受径向载荷的旋转轴经由轴承部支承于壳体,
所述轴承部包括:
一对载荷点侧轴承部,所述一对载荷点侧轴承部以所述径向载荷作用于所述旋转轴的载荷点为中心在轴向上分离地配置,且分别具有3列以上的角接触球轴承;以及
一对反载荷点侧轴承部,所述一对反载荷点侧轴承部从所述一对载荷点侧轴承部向轴向外侧分离地配置,且分别具有2列以上的角接触球轴承。
根据该主轴装置,能够减小作用于一对载荷点侧轴承部的力矩载荷,能够使作用于角接触球轴承的载荷承受分布恰当。由此,能够抑制例如角接触球轴承的摩擦引起的发热从而防止产生烧死等问题。
(2)根据(1)所述的主轴装置,其中,
在所述载荷点侧轴承部中,在将所述角接触球轴承的滚道槽半径r相对于滚动体的直径d的比(r/d)作为滚道槽曲率比的情况下,
在载荷点侧和反载荷点侧的各端部配置的外侧轴承的外圈的滚道槽曲率比小于被所述外侧轴承夹着的内侧轴承的外圈的滚道槽曲率比;或者
在所述载荷点侧和反载荷点侧的各端部配置的所述外侧轴承的内圈的滚道槽曲率比小于被所述外侧轴承夹着的内侧轴承的内圈的滚道槽曲率比。
根据该主轴装置,能够抑制与外侧轴承相比热量更容易滞留在内部的内侧轴承中的发热,从而能够防止烧死等问题的产生。
(3)根据(1)或(2)所述的主轴装置,其中,在所述载荷点侧轴承部的所述载荷点侧和反载荷点侧的各端部配置的外侧轴承的接触角大于被所述外侧轴承夹着的内侧轴承的接触角。
根据该主轴装置,能够减小内侧轴承中的滚道槽与滚动体的接触面积从而抑制发热。
(4)根据(1)~(3)中任一项所述的主轴装置,其中,在所述载荷点侧轴承部的所述载荷点侧和反载荷点侧的各端部配置的外侧轴承的滚动体直径大于被所述外侧轴承夹着的内侧轴承的滚动体直径。
根据该主轴装置,能够减小内侧轴承中的滚道槽与滚动体的接触面积从而抑制发热。
(5)根据(1)~(4)中任一项所述的主轴装置,其中,所述角接触球轴承的内外圈中的滚道槽表面的残余奥氏体量为50重量%以下。
根据该主轴装置,能够减少残留奥氏体的马氏体化所导致的体积膨胀,防止滚道槽与滚动体的接触面压力的增加。
另外,本申请基于2018年9月13日申请的日本专利申请(日本特愿2018-171787),其内容作为参照而在本申请中援引加入。
Claims (5)
1.一种主轴装置,将承受径向载荷的旋转轴经由轴承部支承于壳体,
所述主轴装置的特征在于,所述轴承部包括:
一对载荷点侧轴承部,所述一对载荷点侧轴承部以所述径向载荷作用于所述旋转轴的载荷点为中心在轴向上分离地配置,且分别具有3列以上的角接触球轴承;以及
一对反载荷点侧轴承部,所述一对反载荷点侧轴承部从所述一对载荷点侧轴承部向轴向外侧分离地配置,且分别具有2列以上的角接触球轴承。
2.根据权利要求1所述的主轴装置,其特征在于,
在所述载荷点侧轴承部中,在将所述角接触球轴承的滚道槽半径r相对于滚动体的直径d的比(r/d)作为滚道槽曲率比的情况下,
在载荷点侧和反载荷点侧的各端部配置的外侧轴承的外圈的滚道槽曲率比小于被所述外侧轴承夹着的内侧轴承的外圈的滚道槽曲率比;或者
在载荷点侧和反载荷点侧的各端部配置的外侧轴承的内圈的滚道槽曲率比小于被所述外侧轴承夹着的内侧轴承的内圈的滚道槽曲率比。
3.根据权利要求1或2所述的主轴装置,其特征在于,
在所述载荷点侧轴承部的所述载荷点侧和反载荷点侧的各端部配置的外侧轴承的接触角大于被所述外侧轴承夹着的内侧轴承的接触角。
4.根据权利要求1或2所述的主轴装置,其特征在于,
在所述载荷点侧轴承部的所述载荷点侧和反载荷点侧的各端部配置的外侧轴承的滚动体直径大于被所述外侧轴承夹着的内侧轴承的滚动体直径。
5.根据权利要求1或2所述的主轴装置,其特征在于,
所述角接触球轴承的内外圈中的滚道槽表面的残余奥氏体量为50重量%以下。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018171787A JP7367298B2 (ja) | 2018-09-13 | 2018-09-13 | 主軸装置 |
JP2018-171787 | 2018-09-13 | ||
PCT/JP2019/036178 WO2020054858A1 (ja) | 2018-09-13 | 2019-09-13 | 主軸装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112714833A CN112714833A (zh) | 2021-04-27 |
CN112714833B true CN112714833B (zh) | 2022-08-26 |
Family
ID=69776629
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201980060111.2A Active CN112714833B (zh) | 2018-09-13 | 2019-09-13 | 主轴装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP3851688B1 (zh) |
JP (1) | JP7367298B2 (zh) |
CN (1) | CN112714833B (zh) |
TW (1) | TWI724509B (zh) |
WO (1) | WO2020054858A1 (zh) |
Citations (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH106103A (ja) * | 1996-06-18 | 1998-01-13 | Fanuc Ltd | 工作機械のスピンドル構造 |
JP2000035036A (ja) * | 1998-07-17 | 2000-02-02 | Toshiba Mach Co Ltd | スピンドルユニットの予圧調整方法 |
JP2003260780A (ja) * | 2002-03-08 | 2003-09-16 | Tokyo Kikai Seisakusho Ltd | 印刷胴の軸受装置 |
JP2005239258A (ja) * | 2004-02-27 | 2005-09-08 | Nsk Ltd | キャップ装着用治具及び該治具に用いられる玉軸受 |
KR20060113503A (ko) * | 2005-04-27 | 2006-11-02 | 엔티엔 가부시키가이샤 | 베어링 장치 |
JP2007187032A (ja) * | 2006-01-12 | 2007-07-26 | Nsk Ltd | ターボ圧縮機 |
CN101080579A (zh) * | 2005-01-10 | 2007-11-28 | 汉森传动***国际公司 | 用于将传动轴支撑在壳体中的轴承组件 |
JP2008030132A (ja) * | 2006-07-27 | 2008-02-14 | Citizen Seimitsu Co Ltd | Nc自動旋盤の主軸軸受構造 |
JP2009222145A (ja) * | 2008-03-17 | 2009-10-01 | Ntn Corp | 多列転がり軸受 |
JP2009248291A (ja) * | 2008-04-11 | 2009-10-29 | Okubo Seiko Kk | スピンドルユニット |
CN102650317A (zh) * | 2011-02-25 | 2012-08-29 | 日本精工株式会社 | 多列组合滚珠轴承 |
CN103111638A (zh) * | 2013-02-04 | 2013-05-22 | 常州工学院 | 数控滚齿机快换式滚刀主轴 |
JP2013228034A (ja) * | 2012-04-25 | 2013-11-07 | Nsk Ltd | 多列組合せ玉軸受 |
CN203917954U (zh) * | 2014-06-23 | 2014-11-05 | 浙江陀曼精密机械有限公司 | 一种实现高转速的车床主轴机构 |
DE102013008017A1 (de) * | 2013-05-07 | 2014-11-13 | Icm - Institut Chemnitzer Maschinen- Und Anlagenbau E.V. | Lageranordnung für technische Spindelsysteme |
CN104251259A (zh) * | 2013-06-28 | 2014-12-31 | 并木精密宝石株式会社 | 轴承机构 |
CN204338888U (zh) * | 2014-12-24 | 2015-05-20 | 重庆机床(集团)有限责任公司 | 一种滚齿刀架小托座轴承支承结构 |
CN206215932U (zh) * | 2016-10-28 | 2017-06-06 | 西洛克自动化设备(昆山)有限公司 | 一种密封性与抗震性能好的主轴结构 |
CN107076203A (zh) * | 2014-10-23 | 2017-08-18 | 日本精工株式会社 | 组合滚珠轴承和机床用主轴装置 |
CN107405694A (zh) * | 2015-03-10 | 2017-11-28 | Ntn株式会社 | 主轴装置 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2861266B2 (ja) * | 1990-05-31 | 1999-02-24 | 旭硝子株式会社 | アクティブマトリックス型液晶表示素子及びその駆動方法 |
JPH0586020U (ja) * | 1992-04-24 | 1993-11-19 | エヌティエヌ株式会社 | ワーク・中間ロール用軸受ユニット |
JP2004286116A (ja) | 2003-03-20 | 2004-10-14 | Ntn Corp | 複列転がり軸受 |
JP2005299761A (ja) | 2004-04-09 | 2005-10-27 | Nsk Ltd | 多列玉軸受 |
JP2008190654A (ja) * | 2007-02-06 | 2008-08-21 | Ntn Corp | タンデム型複列アンギュラ玉軸受及びデファレンシャル装置 |
JP2011052714A (ja) * | 2009-08-31 | 2011-03-17 | Nsk Ltd | 多列組合せアンギュラ玉軸受 |
JP5817145B2 (ja) * | 2011-02-25 | 2015-11-18 | 日本精工株式会社 | 多列組合せ玉軸受 |
CN103003014B (zh) * | 2011-07-20 | 2014-12-10 | 日本精工株式会社 | 主轴装置 |
JP2018171787A (ja) | 2017-03-31 | 2018-11-08 | トヨタ自動車株式会社 | 絶縁性の熱可塑性炭素繊維強化樹脂部材 |
CN108286568A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-07-17 | 北京卫星制造厂 | 一种回转与往复双自由度大力载回转轴系 |
-
2018
- 2018-09-13 JP JP2018171787A patent/JP7367298B2/ja active Active
-
2019
- 2019-08-26 TW TW108130367A patent/TWI724509B/zh active
- 2019-09-13 EP EP19860656.8A patent/EP3851688B1/en active Active
- 2019-09-13 CN CN201980060111.2A patent/CN112714833B/zh active Active
- 2019-09-13 WO PCT/JP2019/036178 patent/WO2020054858A1/ja unknown
Patent Citations (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH106103A (ja) * | 1996-06-18 | 1998-01-13 | Fanuc Ltd | 工作機械のスピンドル構造 |
JP2000035036A (ja) * | 1998-07-17 | 2000-02-02 | Toshiba Mach Co Ltd | スピンドルユニットの予圧調整方法 |
JP2003260780A (ja) * | 2002-03-08 | 2003-09-16 | Tokyo Kikai Seisakusho Ltd | 印刷胴の軸受装置 |
JP2005239258A (ja) * | 2004-02-27 | 2005-09-08 | Nsk Ltd | キャップ装着用治具及び該治具に用いられる玉軸受 |
CN101080579A (zh) * | 2005-01-10 | 2007-11-28 | 汉森传动***国际公司 | 用于将传动轴支撑在壳体中的轴承组件 |
KR20060113503A (ko) * | 2005-04-27 | 2006-11-02 | 엔티엔 가부시키가이샤 | 베어링 장치 |
DE102006020271A1 (de) * | 2005-04-27 | 2006-11-09 | Ntn Corp. | Lagerbaugruppe |
JP2007187032A (ja) * | 2006-01-12 | 2007-07-26 | Nsk Ltd | ターボ圧縮機 |
JP2008030132A (ja) * | 2006-07-27 | 2008-02-14 | Citizen Seimitsu Co Ltd | Nc自動旋盤の主軸軸受構造 |
JP2009222145A (ja) * | 2008-03-17 | 2009-10-01 | Ntn Corp | 多列転がり軸受 |
JP2009248291A (ja) * | 2008-04-11 | 2009-10-29 | Okubo Seiko Kk | スピンドルユニット |
CN102650317A (zh) * | 2011-02-25 | 2012-08-29 | 日本精工株式会社 | 多列组合滚珠轴承 |
JP2013228034A (ja) * | 2012-04-25 | 2013-11-07 | Nsk Ltd | 多列組合せ玉軸受 |
CN103111638A (zh) * | 2013-02-04 | 2013-05-22 | 常州工学院 | 数控滚齿机快换式滚刀主轴 |
DE102013008017A1 (de) * | 2013-05-07 | 2014-11-13 | Icm - Institut Chemnitzer Maschinen- Und Anlagenbau E.V. | Lageranordnung für technische Spindelsysteme |
CN104251259A (zh) * | 2013-06-28 | 2014-12-31 | 并木精密宝石株式会社 | 轴承机构 |
CN203917954U (zh) * | 2014-06-23 | 2014-11-05 | 浙江陀曼精密机械有限公司 | 一种实现高转速的车床主轴机构 |
CN107076203A (zh) * | 2014-10-23 | 2017-08-18 | 日本精工株式会社 | 组合滚珠轴承和机床用主轴装置 |
CN204338888U (zh) * | 2014-12-24 | 2015-05-20 | 重庆机床(集团)有限责任公司 | 一种滚齿刀架小托座轴承支承结构 |
CN107405694A (zh) * | 2015-03-10 | 2017-11-28 | Ntn株式会社 | 主轴装置 |
CN206215932U (zh) * | 2016-10-28 | 2017-06-06 | 西洛克自动化设备(昆山)有限公司 | 一种密封性与抗震性能好的主轴结构 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
C616普通车床主轴前支撑的改进;李文等;《内燃机与配件》;20140430;第11页 * |
磨床砂轮架主轴窜动故障的分析;陈开君等;《机械制造》;20100430;第71-72页 * |
风机主轴支撑的优化设计;Laurentiu lonescu等;《现代制造 现代驱动》;20090531;第8-9页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW202012800A (zh) | 2020-04-01 |
JP2020041678A (ja) | 2020-03-19 |
WO2020054858A1 (ja) | 2020-03-19 |
EP3851688B1 (en) | 2022-10-19 |
CN112714833A (zh) | 2021-04-27 |
TWI724509B (zh) | 2021-04-11 |
EP3851688A4 (en) | 2021-11-03 |
JP7367298B2 (ja) | 2023-10-24 |
EP3851688A1 (en) | 2021-07-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10859113B2 (en) | Bearing arrangement for fluid machinery application | |
JP6469379B2 (ja) | 磁気的に懸架されたロータシステムのためのボールベアリング型補助ベアリング | |
JP2009036348A (ja) | タンデム型複列アンギュラ玉軸受及びピニオン軸用軸受装置 | |
TWI680029B (zh) | 主軸裝置 | |
CN112714833B (zh) | 主轴装置 | |
JP2006214456A (ja) | 転がり軸受 | |
JP2006300079A (ja) | ころ軸受 | |
JP2006214456A5 (zh) | ||
JP2008115961A (ja) | ころ軸受及び玉軸受 | |
JP3252587B2 (ja) | 玉軸受装置 | |
US20210348645A1 (en) | Bearing assembly | |
JP2006112555A (ja) | 調心輪付きころ軸受 | |
JP2008110426A (ja) | スピンドル装置 | |
JP3252588B2 (ja) | 玉軸受装置 | |
JP2014105809A (ja) | 転がり軸受用保持器 | |
JP2009180235A (ja) | 自動調心ころ軸受 | |
JP2004324733A (ja) | クロスローラ軸受 | |
JP2006077814A (ja) | 工作機械の主軸用回転支持装置 | |
JP2019173888A (ja) | アンギュラ玉軸受 | |
JP2020193698A (ja) | 主軸装置、及びモータ装置 | |
JP2005240881A (ja) | 工作機械用アンギュラ玉軸受 | |
JP4855181B2 (ja) | ころ軸受 | |
JP2005009669A (ja) | 自動調心ころ軸受 | |
JP3360396B2 (ja) | 玉軸受装置 | |
JP2023102849A (ja) | 自動調心ころ軸受 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |