JP2005133891A - Preload measuring method and device for bearing - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、工作機械等のスピンドル装置における主軸等を支持する軸受の予圧を測定する軸受の予圧測定方法および予圧測定装置、並びに予圧調整装置に関する。 The present invention relates to a bearing preload measuring method, a preload measuring apparatus, and a preload adjusting apparatus for measuring a preload of a bearing that supports a main shaft or the like in a spindle apparatus such as a machine tool.
工作機械のスピンドル装置では、加工精度の向上、加工効率の向上のために、高剛性、高回転が要求され、軸受の予圧管理が重要となる。スピンドル装置の予圧量測定に関しては、内外輪の相対的軸方向変位量(相対位置)を測定し、予め定めた変位量(または相対位置)と異なったときに、油圧の予圧付与機構で予圧を加減し、予め定めた変位量に維持するという方法が提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2)。
上記従来の測定方法は、軸受予圧量として内外輪の軸方向の相対位置だけを測定し、その測定結果で制御しようとしている。しかし、実際にはスピンドルが回転すると、(1) 軸受内外輪の温度差や、(2) 遠心力による内輪の拡径が原因となって、軸受内輪は径方向に膨張する。そのため、外輪との相対位置が小さくなり、軸受の予圧量は大きくなる。このように、軸方向の変位量を測定するだけでは、正確に予圧量を測定することができず、したがって予圧量の適切な調整が難しい。特に高速回転時は、上記内外輪の温度差や遠心力による影響が大きくなり、これに伴って予圧量測定の誤差が大きくなる。 In the above conventional measurement method, only the relative position in the axial direction of the inner and outer rings is measured as the bearing preload amount, and control is made based on the measurement result. However, in reality, when the spindle rotates, the bearing inner ring expands in the radial direction due to (1) temperature difference between the inner and outer rings of the bearing and (2) expansion of the inner ring due to centrifugal force. Therefore, the relative position with respect to the outer ring is reduced, and the preload amount of the bearing is increased. As described above, the preload amount cannot be accurately measured only by measuring the axial displacement amount, and therefore it is difficult to appropriately adjust the preload amount. In particular, at the time of high-speed rotation, the influence of the temperature difference between the inner and outer rings and the centrifugal force increases, and accordingly, the error in the preload measurement increases.
この発明の目的は、内外輪の温度差が大きい場合や、高速回転の場合にも、予圧量を精度良く検出することのできる軸受の予圧測定方法および予圧測定装置を提供することである。
この発明の他の目的は、スピンドル装置の運転状況に応じた予圧量の調整がリアルタイムで適切に行える軸受の予圧調整装置を提供することである。
An object of the present invention is to provide a bearing preload measuring method and a preload measuring apparatus capable of accurately detecting the amount of preload even when the temperature difference between the inner and outer rings is large or when the rotation speed is high.
Another object of the present invention is to provide a bearing preload adjusting device that can appropriately adjust the preload amount in accordance with the operating condition of the spindle device in real time.
この発明の軸受の予圧測定方法は、軌道輪である内輪と外輪間に複数の転動体を配した転がり軸受によりハウジングに対して軸を回転自在に支持したスピンドル装置において、上記転がり軸受の予圧量を測定する方法である。この予圧測定方法は、上記ハウジングおよび軸のうちの固定側の部材に取付けられた非接触変位測定機により、上記転がり軸受の回転側軌道輪の端面の軸方向変位量、および回転側軌道輪の軸受内側となる周面の径方向変位量を測定し、これら軸方向変位量および径方向変位量の測定結果を用いて、転がり軸受の予圧量を求めることを特徴とする。上記軸方向変位量および径方向変位量は、例えば軸受組込時に予圧を零とした状態に対する変位量である。非接触変位測定機は、軸方向変位量の測定用のものと、径方向変位量の測定用のものとを設けても良く、また一つで軸方向と径方向の両方の変位量を測定できるものを用いても良い。
この方法によると、回転側軌道輪の軸方向変位量だけでなく、径方向変位量を測定し、両変位量の測定結果から予圧量を求めるため、内外輪間の温度差が大きい場合や、高速回転の場合にも、その温度差による熱膨張量の差、および遠心力による回転側軌道輪の径の変化による予圧量の変化を測定できて、予圧量を精度良く測定することができる。なお、軸方向変位量の測定と径方向変位量の測定とは、別々の時機に行っても良い。例えば、軸方向の変位量の測定を軸受組込み時に行い、径方向の変位量の測定は軸受運転時に行い、両変位量から予圧量を計算するようにしても良い。
The bearing preload measuring method according to the present invention is a spindle device in which a shaft is rotatably supported with respect to a housing by a rolling bearing in which a plurality of rolling elements are arranged between an inner ring and an outer ring which are raceways. Is a method of measuring. This preload measurement method uses a non-contact displacement measuring machine attached to a fixed member of the housing and shaft, and the amount of axial displacement of the end surface of the rotating bearing ring of the rolling bearing, and of the rotating bearing ring. It is characterized in that the amount of radial displacement of the peripheral surface on the inner side of the bearing is measured, and the preload amount of the rolling bearing is obtained using the measurement results of the axial direction displacement amount and the radial direction displacement amount. The axial displacement amount and the radial displacement amount are, for example, displacement amounts with respect to a state in which the preload is zero when the bearing is assembled. Non-contact displacement measuring machines may be provided for measuring axial displacement and for measuring radial displacement, and measure both axial and radial displacement by one. What can be used may be used.
According to this method, not only the axial displacement amount of the rotating raceway, but also the radial displacement amount is measured, and the preload amount is obtained from the measurement result of both displacement amounts. Even in the case of high-speed rotation, the difference in thermal expansion due to the temperature difference and the change in the preload amount due to the change in the diameter of the rotating raceway due to the centrifugal force can be measured, and the preload amount can be measured with high accuracy. The measurement of the axial displacement amount and the measurement of the radial displacement amount may be performed at different times. For example, the axial displacement amount may be measured when the bearing is incorporated, and the radial displacement amount may be measured during the bearing operation, and the preload amount may be calculated from both displacement amounts.
この予圧測定方法は、より詳しくは次のように測定する。一般に、スピンドル装置に組み込んだ例えば2個の転がり軸受に予圧を与える場合、軸受の内輪または外輪を軸方向に押し、軸受隙間が無くなった状態を予圧量零とし、これからさらに軸方向に押し込み、この押し込み量を基に計算から軸受組込み時の予圧量を得ることができる。また、スピンドル装置を運転すると、遠心力による回転側の軌道輪(例えば内輪)の膨張や、回転に対する抵抗から発熱し熱膨張を生じるため、径方向に寸方変化が生じて予圧量が変化する。 More specifically, the preload measurement method is measured as follows. In general, when preload is applied to, for example, two rolling bearings incorporated in a spindle device, the inner ring or outer ring of the bearing is pushed in the axial direction, the state where there is no bearing clearance is set to zero preload amount, and then pushed further in the axial direction. The amount of preload at the time of assembling the bearing can be obtained from the calculation based on the pushing amount. In addition, when the spindle device is operated, heat is generated due to expansion of the rotating raceway (for example, the inner ring) due to centrifugal force or resistance to rotation, and thermal expansion occurs. .
この予圧測定方法は、上記のようにスピンドル装置の固定側、つまり内輪回転であればハウジング、外輪回転であれば軸に、軸方向および径方向の非接触変位測定機を取付けておく。このように各非接触変位測定機を取付けておき、上記の軸受組込み時の軸受の隙間が無くなった状態からの各変位量を測定する。例えば、軸受隙間が零からさらに軸方向に押し込んだときの軸方向の押し込み量を測定する。また、運転時の回転側軌道輪の軸受内側となる周面の径方向変位量を測定する。軸受内側となる周面は、回転側軌道輪が内輪であれば外径面、外輪であれば内径面である。これらの軸方向変位量および径方向変位量の測定値を、測定値利用時よりも前に予め設定しておいた所定の関係式等の関係設定データに従い、計算プログラム等を用いて予圧量へ変換し、両者を加えた値を、運転時の予圧量として算出することができる。予め設定する関係設定データは、計算または実験等で求めておくことができる。なお、運転時においても非接触変位測定機により軸方向の変位量を測定し、予圧測定データとして用いるようにしても良い。 In this preload measuring method, as described above, non-contact displacement measuring machines in the axial direction and the radial direction are attached to the fixed side of the spindle device, that is, the housing for inner ring rotation and the shaft for outer ring rotation. Thus, each non-contact displacement measuring machine is attached, and each displacement amount is measured from a state in which there is no bearing clearance when the bearing is incorporated. For example, the amount of pushing in the axial direction when the bearing gap is pushed further in the axial direction from zero is measured. In addition, the amount of radial displacement of the circumferential surface inside the bearing of the rotating raceway during operation is measured. The peripheral surface that is the inner side of the bearing is an outer diameter surface if the rotation-side race is an inner ring, and an inner diameter surface if the outer ring is an outer ring. The measured values of these axial displacements and radial displacements are converted into the preload amount using a calculation program or the like according to the relationship setting data such as a predetermined relational equation set before using the measured values. A value obtained by converting and adding both can be calculated as a preload amount during operation. The relationship setting data set in advance can be obtained by calculation or experiment. Even during operation, the amount of axial displacement may be measured with a non-contact displacement measuring instrument and used as preload measurement data.
この発明の軸受の予圧測定装置は、軌道輪である内輪と外輪間に複数の転動体を配した転がり軸受によりハウジングに対して軸を回転自在に支持したスピンドル装置において、上記転がり軸受の予圧量を測定する装置であって、上記ハウジングおよび軸のうちの固定側の部材にそれぞれ取付けられて、上記転がり軸受の回転側軌道輪の端面の軸方向変位量、および回転側軌道輪の軸受内側となる周面の径方向変位量をそれぞれ測定する軸方向および径方向の非接触変位測定機を備えることを特徴とする。
この構成の予圧測定装置によると、この発明の予圧測定方法を実施することができ、それにより、内外輪の温度差が大きい場合や、高速回転の場合にも、予圧量を精度良く検出することができる。
A bearing preload measuring device according to the present invention is a spindle device in which a shaft is rotatably supported with respect to a housing by a rolling bearing in which a plurality of rolling elements are arranged between an inner ring and an outer ring which are raceways. Measuring the amount of axial displacement of the end surface of the rotating bearing ring of the rolling bearing, and the inside of the bearing of the rotating bearing ring. And a non-contact displacement measuring device in the axial direction and the radial direction for measuring the amount of radial displacement of the peripheral surface.
According to the preload measuring device of this configuration, the preload measuring method of the present invention can be carried out, whereby the preload amount can be accurately detected even when the temperature difference between the inner and outer rings is large or in the case of high speed rotation. Can do.
この発明の予圧測定装置において、主軸の前部を支持する転がり軸受の前側の端面の軸方向変位量を測定する非接触変位測定機と、主軸の後部を支持する転がり軸受の後ろ側の端面の軸方向変位量を測定する非接触変位測定機とを設けても良い。前後両側の軸受の軸方向変位量を測定することで、より一層精度の良い予圧量測定が行える。
径方向変位量を測定する非接触変位測定機についても、上記前後の転がり軸受に対して設けることが好ましい。これにより、さらに精度の良い予圧量測定が行える。
In the preload measuring device according to the present invention, a non-contact displacement measuring machine that measures the amount of axial displacement of the front end surface of the rolling bearing that supports the front portion of the main shaft, and the rear end surface of the rolling bearing that supports the rear portion of the main shaft. You may provide the non-contact displacement measuring device which measures the amount of axial displacement. By measuring the amount of axial displacement of the bearings on both the front and rear sides, it is possible to perform a more accurate preload measurement.
A non-contact displacement measuring machine that measures the radial displacement is also preferably provided for the front and rear rolling bearings. Thereby, a more accurate preload amount measurement can be performed.
この発明の軸受の予圧調整装置は、内輪と外輪の間に複数の転動体を配した転がり軸受によりハウジングに対して軸を回転自在に支持したスピンドル装置において、上記転がり軸受の予圧量を調整する装置であって、この発明の予圧測定方法または装置を適用したものである。この予圧調整装置は、上記ハウジングに設置され転がり軸受に指令値に対応した予圧を付与可能な予圧付与装置と、上記ハウジングにそれぞれ取付けられ、上記転がり軸受の内輪の端面の軸方向変位量および内輪の外径面の径方向変位量をそれぞれ測定する軸方向および径方向の非接触変位測定機と、これら非接触変位測定機の出力である内輪端面の軸方向変位量および内輪外径面の径方向変位量から、関係設定データに従って上記予圧付与装置に、予圧量が設定範囲内に維持されるように動作指令を与える予圧量制御装置とを備える。上記予圧付与装置は、例えば、別の手段で与えられた予圧を減じることで、指令値に対応した予圧を付与するものとされる。 A bearing preload adjusting device according to the present invention adjusts a preload amount of the rolling bearing in a spindle device in which a shaft is rotatably supported with respect to a housing by a rolling bearing in which a plurality of rolling elements are arranged between an inner ring and an outer ring. An apparatus to which the preload measuring method or apparatus of the present invention is applied. The preload adjusting device includes a preload applying device that is installed in the housing and can apply a preload corresponding to a command value to the rolling bearing, and an axial displacement amount and an inner ring of the end surface of the inner ring of the rolling bearing that are attached to the housing. Axial and radial non-contact displacement measuring machines that measure the radial displacement of the outer diameter surface of the inner ring, and the axial displacement of the inner ring end face and the diameter of the inner ring outer diameter surface, which are the outputs of these non-contact displacement measuring machines A preload amount control device that gives an operation command to the preload applying device so as to maintain the preload amount within a set range according to the relationship setting data from the direction displacement amount. For example, the preload applying device applies a preload corresponding to the command value by reducing the preload applied by another means.
この構成の予圧調整装置によると、非接触変位測定機で測定し、その測定値に応じて予圧付与装置で予圧の加減を行うため、スピンドル装置の運転状況に応じた予圧量の調整がリアルタイムで行える。この場合に、軸方向変位量および径方向変位量を用いて予圧量を測定するため、内外輪の温度差が大きい場合や、高速回転の場合にも、精度良く予圧調整することができる。
なお、予圧量制御装置において、軸方向変位量および径方向変位量から関係設定データに従って上記動作指令を生成することについては、軸方向変位量および径方向変位量を予圧値に換算してから上記動作指令の指令量を生成するようにしても、また予圧値に換算することなく、直接に動作指令の指令量を生成するようにしても良い。
According to the preload adjusting device of this configuration, since the preload is measured by the non-contact displacement measuring machine and the preload is adjusted by the preload applying device according to the measured value, the preload amount can be adjusted in real time according to the operation state of the spindle device. Yes. In this case, since the amount of preload is measured using the amount of axial displacement and the amount of radial displacement, it is possible to accurately adjust the preload even when the temperature difference between the inner and outer rings is large or at high speed rotation.
In the preload amount control device, the operation command is generated from the axial displacement amount and the radial displacement amount according to the relationship setting data. After converting the axial displacement amount and the radial displacement amount into the preload value, the above-described operation command is generated. The command amount of the operation command may be generated, or the command amount of the operation command may be directly generated without converting to the preload value.
この発明の軸受の予圧測定方法および予圧測定装置は、ハウジングおよび軸のうちの固定側の部材に、軸方向および径方向の非接触変位測定機を取付け、これら非接触変位測定機により、転がり軸受の回転側軌道輪の端面の軸方向変位量、および回転側軌道輪の軸受内側となる周面の径方向変位量を測定し、これら軸方向変位量および径方向変位量の測定結果を用いて、上記転がり軸受の予圧量を求めるため、内外輪の温度差が大きい場合や、高速回転の場合にも、予圧量を精度良く検出することのできる。
この発明の軸受の予圧調整装置は、軸方向および径方向の非接触変位測定機と、その軸方向変位量および径方向変位量から、関係設定データに従って予圧付与装置に予圧量が設定範囲内に維持されるように動作指令を与える予圧量制御装置とを備えたものであるため、内外輪の温度差が大きい場合や、高速回転の場合にも、スピンドル装置の運転状況に応じた予圧量の適切な調整がリアルタイムで行える。
A bearing preload measuring method and a preload measuring apparatus according to the present invention are provided with a non-contact displacement measuring device in an axial direction and a radial direction attached to a member on a fixed side of a housing and a shaft. Measure the amount of axial displacement of the end face of the rotating raceway and the amount of radial displacement of the circumferential surface inside the bearing of the rotating raceway, and use the measurement results of these axial displacement and radial displacement. Since the preload amount of the rolling bearing is obtained, the preload amount can be accurately detected even when the temperature difference between the inner and outer rings is large or when the rotation speed is high.
According to the bearing preload adjusting device of the present invention, the preload amount is within the set range in the preload applying device according to the relationship setting data based on the non-contact displacement measuring device in the axial direction and the radial direction, and the axial displacement amount and the radial displacement amount. This is equipped with a preload amount control device that gives an operation command so that the preload amount can be adjusted according to the operation status of the spindle device even when the temperature difference between the inner and outer rings is large or at high speed rotation. Appropriate adjustments can be made in real time.
この発明の第1の実施形態を図1と共に説明する。図1は、この軸受の予圧測定装置を装備したスピンドル装置の断面図である。このスピンドル装置は、マシニングセンタや、フライス盤、研削盤等の工作機械に用いられるものであり、ハウジング1に軸2が前後の軸受3により回転自在に支持されている。軸2は、前端に工具(図示せず)を差し込んで取り付ける工具取付部15を有している。前後の軸受3は、それぞれ軌道輪である内輪4と外輪5の間に複数の転動体6を介在させた転がり軸受であり、保持器7で保持されている。軸受3は軸方向の予圧が可能な軸受であり、アンギュラ玉軸受、深溝玉軸受、またはテーパころ軸受等が用いられる。図示の例では、アンギュラ玉軸受が用いられている。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a sectional view of a spindle device equipped with this bearing preload measuring device. This spindle device is used for a machine tool such as a machining center, a milling machine, or a grinding machine. A
各軸受3の外輪5は、ハウジング1の内径面に嵌合し、前後の軸受3の外輪5の間に外輪間座9が介在している。前側の軸受3の外輪5の前側端面、および後ろ側の軸受3の後ろ側端面は、それぞれハウジング1に設けられた段面1b,1cに係合している。
各軸受3の内輪4は、軸2の外径面に嵌合し、前後の軸受3の内輪4の間に内輪間座10が介在している。前側の軸受3の内輪4の前側の端面は、軸2の前端に設けられた大径部2aに隣接する段面2bに係合している。後ろ側の軸受3の内輪4の後ろ側の端面は、軸2の後端に設けられた雄ねじ部2dに螺合したナット11により、内輪押付け用間座12を介して押し付けられている。
The
The
軸受3の外輪5に対する内輪4の軸方向および径方向の位置を測定するために、非接触変位測定機8を、スピンドル装置の熱の影響および遠心力の影響を受けない非回転側であるハウジング1に固定する。非接触変位測定機8としては、内輪4の端面の軸方向の変位量を測定する非接触変位測定機8Aと、内輪4の外径面の径方向の変位量を測定する非接触変位測定機8Bとを設けている。これら非接触変位測定機8A,8Bは、前側の軸受3に対して設けているが、後ろ側の軸受3に対して設けても良い。
In order to measure the axial and radial positions of the
軸方向の非接触変位測定機8Aは、ハウジング1の前端の内径面に設けられた切欠状部内に固定されている。径方向の非接触変位測定機8Bは、ハウジング1の上記段面1bに設けられた切欠状部内に固定されている。図1の例では、径方向の非接触変位測定機8Bの取付側の軸受3は、内輪4の幅を外輪5よりも広げることにより、径方向の非接触変位測定機8Bを、内輪4の外径面に対して垂直方向に配置可能としている。非接触変位測定機8Bのリード線は、ハウジング1に設けられた導出孔から外部に引き出されている。内輪幅を広げる代わりに、例えば図9に示すように、外輪5に非接触変位測定機8Bの一部または全体が入る切欠状部13を設けても良い。このように、内輪幅を広げるか、または外輪5に切欠状部13を設けることで、径方向の非接触変位測定機8Bを内輪外径面に対して垂直方向に対向させることができるため、前後の軸受3を背面合わせおよび正面合わせのいずれの向きに配置しても、測定値を同様に取り扱うことができる。なお、図1において、径方向の非接触変位測定機8Bを内輪4の外径面に対して斜めに向けることで、内外輪4,5の幅を同一幅としても良い。
The axial non-contact
軸方向の非接触変位測定機8Aと径方向の非接触変位測定機8Bとは、同じ種類,規格のものを用いても良く、また種類や規格を異ならせても良い。
これら非接触変位測定機8A,8Bとしては、対向する表面位置の変位が非接触で検出できるものであれば良く、例えば渦電流式変位センサや、レーザ測長機、または静電容量式変位センサ等を用いることができる。渦電流式変位センサを用いた場合、非接触変位測定機8A,8Bと検出対象面との間にグリース等の介在物があっても、影響されずに精度良く測定することができる。
The non-contact
These non-contact
このスピンドル装置における予圧測定方法を説明する。ナット11を軽く締めて各部品の隙間を無くした状態、すなわち前後の軸受3の予圧が零の状態で、軸方向の非接触変位測定機8Aにより内輪4の対向する端面の軸方向位置を測定し、この予圧が零の軸方向位置を原点とする。その後、ナット11を締めて、軸受3に予圧を与えた時の内輪4の軸方向位置変化量を測定する。ナット11の締め付け前後の内輪軸方向位置の差が、内外輪4,5の転走面および転動体6の弾性変位量であり、この変位量から軸受3の予圧量を算出することができる。
A preload measuring method in this spindle apparatus will be described. In the state where the
次に、スピンドル装置を運転すると、軸受3の内輪輪4,5の温度差および遠心力による内輪4の膨張のために、内輪4が拡径する。その変位量を径方向の非接触変位測定機8Bで測定し、この値から、予圧の変化量を求めることができる。
径方向の非接触変位測定機8Bにより得られた軸受予圧変化量に、軸方向の非接触変位測定機8Aで得られた運転前の予圧量を加えることにより、運転時の予圧量を算出することができる。
Next, when the spindle device is operated, the
The preload amount during operation is calculated by adding the preload amount before operation obtained by the axial noncontact
図2は、転がり軸受における上記軸方向変位量と予圧量の関係を示すグラフであり、図3は遠心力と熱膨張による径方向変位量と予圧量の関係を示すグラフである。いずれも一般的な傾向を示す概念図である。このように予め判っている各変位量と予圧量の変化の関係を用いることで、軸方向変位量および径方向変位量の測定値から予圧量の変化を測定することができる。 FIG. 2 is a graph showing the relationship between the axial displacement amount and the preload amount in a rolling bearing, and FIG. 3 is a graph showing the relationship between the radial displacement amount and the preload amount due to centrifugal force and thermal expansion. Each is a conceptual diagram showing a general tendency. As described above, by using the relationship between each displacement amount and the change in the preload amount that is known in advance, the change in the preload amount can be measured from the measured values of the axial displacement amount and the radial displacement amount.
図4は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態は、図1に示す第1の実施形態において、前側の軸受3に対する非接触変位測定機8A,8Bに加えて、後ろ側の軸受3における内輪4の端面の軸方向変位量を測定する非接触変位測定機8Cを加えたものである。
FIG. 4 shows another embodiment of the present invention. In this embodiment, in the first embodiment shown in FIG. 1, in addition to the non-contact
スピンドル装置を運転すると、軸受3の内外輪4,5の温度差のため、ハウジング1と軸2にも温度差を生じる。その結果、軸2が伸びて内外輪4,5の軸方向位置が変化し、予圧量が変化する。
軸方向に加わる荷重が零の場合は、前後の軸受3が均等に内外輪4,5の軸方向位置の変化を生じるが、実際のスピンドル装置には、切削荷重等により軸2に軸方向荷重が加わる。その場合、内外輪4,5の軸方向位置を測定する非接触変位測定機8Aが1個では、前後2個の軸受3の予圧量を正確に測定・算出することが困難である。
しかし、この実施形態のように、前後の軸受3,4のそれぞれに1個ずつ非接触変位測定機8A,8Cを設けることで、より正確に予圧量を算出することができる。
When the spindle device is operated, a temperature difference occurs between the
When the load applied in the axial direction is zero, the front and
However, the preload amount can be calculated more accurately by providing one non-contact
図5は、スピンドル装置に軸受の予圧調整装置20を設けた実施形態を示す。この実施形態は、図4に示す実施形態において、予圧付与装置21と、予圧量制御装置22とを設けたものである。これら予圧付与装置21および予圧量制御装置22と、上記非接触変位測定機8A〜8Cとで予圧調整装置20が構成される。
FIG. 5 shows an embodiment in which a bearing
予圧付与装置21は、指令値に対応した予圧を軸受3に付与可能な装置であり、ハウジング1に設置されている。予圧付与装置21は、例えば、円周方向複数箇所に設けられた油圧シリンダからなり、そのシリンダ本体がハウジング1に設置されてピストンロッドで軸受3の外輪5の端面を押すものとされる。予圧付与装置21は、例えばハウジング1に組み込まれて全周に連続したリング状の油圧室およびピストンを有するものであっても良い。この実施形態における予圧付与装置21は、ナット11の締め付けにより与えた予圧を、外輪4の端面の押し付けによって弱めることで、予圧量を指令値に対応した値に対応するものとされる。予圧は、スピンドル装置の運転によって上がるため、予圧付与装置21は、上記のように別に与えられている予圧を下げるものとすることで、大荷重の付与が不要で、簡易な構成のもので済む。なお、図4において、予圧付与装置21と非接触変位測定機8Cを同じ断面上に示してあるが、予圧付与装置21が円周方向複数箇所の油圧シリンダである場合、その油圧シリンダと非接触変位測定機8Cとは互いに円周方向にずれた位置に配置する。
The
予圧量制御装置22は、各非接触変位測定機8A〜8Cの出力である内輪端面の軸方向変位量および内輪外径面の径方向変位量から、関係設定データに従って、予圧付与装置21に予圧量が設定範囲内に維持されるように動作指令を与える装置である。予圧量制御装置22は、上記設定関係データである予圧量と軸方向変位量の関係、および予圧量と径方向変位量の関係を記憶したデータベース22aと、上記各測定値をデータベース22aに記憶された設定関係データと比較して予圧量調整のための動作量を演算する動作量演算手段22bとを備える。予圧付与装置21が油圧シリンダである場合、予圧量制御装置22には、動作量演算手段22bで演算された出力に従って油圧を制御する油圧制御機器22cが設けられる。
The preload
この構成の場合、予圧量制御装置22のデータベース22aを使って、各非接触変位測定機8A〜8Cから得られた変位量から予圧量を算出することができる。予圧量制御装置22は、運転中の予圧量が設定された予圧量を外れた場合に、動作指令を出力し、その動作指令により、油圧シリンダからなる予圧付与装置21によって軸受外輪5を軸方向に押し、軸受3間の外輪4間の距離を調整することによって、適正な予圧範囲内に戻す。そのため、リアルタイムで予圧量を検出して、常時適正な予圧量で運転できるスピンドル装置を構成することができる。
In the case of this configuration, the preload amount can be calculated from the displacement amounts obtained from the non-contact
図6は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、図1に示す第1の実施形態において、前側の軸受3に対する非接触変位測定機8A,8Bに加えて、後ろ側の軸受3に対して、内輪4の端面の軸方向変位量を測定する非接触変位測定機8C、および内輪4の外径面の径方向変位量を測定する非接触変位測定機8Dを設けたものである。
このように、前後の軸受3に、共に軸方向の非接触変位測定機8A,8C、および径方向の非接触変位測定機8B,8Dを設けた場合、前後の軸受3の温度や他の環境の違いに応じて、より精度良く予圧量の測定が行える。
FIG. 6 shows still another embodiment of the present invention. In this embodiment, in the first embodiment shown in FIG. 1, in addition to the non-contact
As described above, when the front and
図7は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、図6に示す実施形態において、予圧調整装置20Aを設けたものである。予圧調整装置20Aは、予圧付与装置21および予圧量制御装置22と、各非接触変位測定機8A〜8Dとでなる。予圧付与装置21および予圧量制御装置22は、4つの非接触変位測定機8A〜8Dの測定値を用いること、およびデータベース22bが4つの非接触変位測定機8A〜8Dに対応するデータを有していること等、非接触変位測定機8A〜8Dの個数,配置に対応する違いを除いて、図5に示す実施形態と同様である。だだし、この例では、外輪間座9が軸方向に対して弾性を持たせた弾性機能付き間座とされている。外輪間座9は、図示の例では、2つの分割外輪間座9aに分割し、その間にU字状に湾曲した板ばね等からなるばね部材14を介在させることで、弾性機能を有するものとされている。外輪間座9は、分割型とする代わりに、全体を高剛性ばね材等で構成しても良い。
FIG. 7 shows still another embodiment of the present invention. In this embodiment, a
この構成の場合、前後の軸受3に対してそれぞれ軸方向および径方向の非接触変位測定機8A〜8Dを設け、その測定値に対応した制御を行うため、前後の軸受3に作用する環境等に大きな違いがあっても、精度良く予圧量の調整が行える。
In the case of this configuration, the non-contact
なお、上記各実施形態では、前後に配置する軸受をそれぞれ1個ずつとしたが、例えば図8に示すように複数個ずつ配置しても良く、また前後のいずれかにつき、軸受3を複数配置しても良い。その場合、例えば図8に示されるように前側の各軸受3については前端の軸受3に対して、後ろ側の軸受3に対しては後端の軸受3に対して非接触変位測定機8A〜8Dを配置する。
In each of the above embodiments, the number of bearings arranged at the front and rear is one, but a plurality of bearings may be arranged, for example, as shown in FIG. You may do it. In this case, for example, as shown in FIG. 8, the non-contact
また、上記各実施形態は、いすれもハウジング1が固定側で、軸2が回転側である場合につき説明したが、ハウジング1が回転側で軸2が固定側である場合にも、この発明を適用することができる。その場合、非接触変位測定機は、固定側となる軸に取付け、回転側である外輪の端面および内径面の変位量を測定可能なように設置する。
In each of the above embodiments, the
1…ハウジング
2…軸
3…軸受
4…内輪
5…外輪
6…転動体
8…非接触変位測定機
8A〜8D…非接触変位測定機
20…予圧調整装置
21…予圧付与装置 22…予圧量制御装置
DESCRIPTION OF
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- 2003-10-31 JP JP2003372720A patent/JP2005133891A/en active Pending
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