JP2005161457A - 主軸装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明の主軸装置10は、回転自在な回転軸11と、内輪13が回転軸11の一端に外嵌され、外輪14がハウジング16に固定された固定側軸受12と、回転軸11の他端側に配され、ハウジング16に内挿されて回転軸11の軸方向に移動可能なスリーブ16と、内輪18が回転軸11の他端に外嵌され、外輪19がスリーブ16に固定されて定圧予圧された反固定側軸受17と、を備え、スリーブ16の外径に、40℃における油の動粘度5000〜30000mm2/sであるシリコン油が塗布されている。
【選択図】 図1
Description
この場合、軸受スリーブは予圧を一定にするためにスライドさせているので、逆に振動を発生しやすいことが問題となる。さらに、定位置予圧の主軸装置に比べて、同じ予圧荷重を付加しても、軸のアキシャル剛性が略半分になることから、アキシャルの共振点が低くなり振動しやすくなる。そこで、特許文献1や特許文献2に挙げたように減衰特性を与えて振動を低減する方法が提案されている。
この場合の条件は、
回転軸質量 約15kg
後側スリーブ質量 約6kg
固定側軸受アキシャル剛性 50N/μm
反固定側軸受アキシャル剛性 50N/μm
である。
軸受のアキシャル剛性は予圧荷重を1000N、回転速度を40000min-1として遠心力や玉(転動体)の弾性近接などの釣り合い条件から計算により求めた。
本モデルにより共振周波数を計算すると、
共振周波数=13000min-1(1次)、35000min-1(2次)
となり、最高回転速度である40000min-1以下に共振点がある。特に2次の共振点は、最高回転速度の近くに存在するために、振動エネルギーが大きくなり、問題である。これは、高速回転する定圧予圧の主軸装置一般に言えることで、高速側の共振点における振動を小さくする工夫が必要である。
また、後側スリーブハウジング(固定)22と、後側スリーブ16と、の間に減衰要素Dがある。減衰定数は、後側スリーブ16が後側スリーブハウジング22の軸心の中心に浮いており、すきまに存在する油がニュートン流体であると仮定することによって、以下のように近似することができる。
C=ρνA/dr
C:減衰定数N/(m/s)
dr:半径すきまm
ρ:油比重kg/m3
ν:油粘度m2/s
A:後側スリーブの外径面積m2
の40Hz付近のピーク)。転がり軸受自体には大きな減衰が期待できないために、この共振点では振動が大となってしまう。
計算の結果、振動を抑える最適な粘度は約15000mm2/sであり、5000〜30000mm2/sの範囲であれば実用上問題ない減衰効果が得られることがわかった。
なお、サイズの違いによる一般性を持たせるために無次元数である、
減衰比=C/√(m・k)
m:後側スリーブ質量
k:反固定側軸受ばね定数
を用いると、減衰比=0.6〜3.5程度が良好な範囲となる。なお、軸受のばね定数のサイズ効果、後側スリーブの面積と質量、すきま等を考慮すると、回転軸径φ30〜φ120mm度の主軸においては、減衰比は油の動粘度にほぼ比例することがわかり、5000〜30000mm2/sの粘度範囲が有効であることがわかった。
測定の結果、40℃における動粘度が10000mm2/sであるシリコン油を用いることによって、実際に、振動を抑えることが可能なことがわかった。
主軸装置40では、後側スリーブ16の外径に抵抗となるOリングはなく、グリースが塗付されているのみなので、スライド性を重視している。これにより精密に予圧荷重を負荷でき、高精度な主軸装置が構成できる。このような構成では、従来振動が大きくなったが、スライド性を全く犠牲にせず振動を抑えることが出来る。
例えば、軸受は、セラミック玉アンギュラ軸受に限らず、深溝玉軸受等の各種転がり軸受を適用しても良い。
11 回転軸
12 固定側軸受
13 内輪
14 外輪
16 後側スリーブ(スリーブ)
17 反固定側軸受
18 内輪
19 外輪
21 外筒(ハウジング)
22 後側スリーブハウジング(ハウジング)
41 質量部材
Claims (2)
- 回転自在な回転軸と、
内輪が前記回転軸の一端に外嵌され、外輪がハウジングに固定された固定側軸受と、
前記回転軸の他端側に配され、前記ハウジングに内挿されて前記回転軸の軸方向に移動可能なスリーブと、
内輪が前記回転軸の他端に外嵌され、外輪が前記スリーブに固定されて定圧予圧され、前記固定側軸受と共働して前記回転軸を回動自在に支持する反固定側軸受と、
を備えた主軸装置であって、
前記スリーブの外径に、40℃における動粘度が5000〜30000mm2/sであるシリコン油が塗布されていることを特徴とする主軸装置。 - 回転自在な回転軸と、
内輪が前記回転軸の一端に外嵌され、外輪がハウジングに固定された固定側軸受と、
前記回転軸の他端側に配され、前記ハウジングに内挿されて前記回転軸の軸方向に移動可能なスリーブと、
内輪が前記回転軸の他端に外嵌され、外輪が前記スリーブに固定されて定圧予圧され、前記固定側軸受と共働して前記回転軸を回動自在に支持する反固定側軸受と、
を備えた主軸装置であって、
前記スリーブが、弾性支持された質量部材を付加されていることを特徴とする主軸装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003402931A JP2005161457A (ja) | 2003-12-02 | 2003-12-02 | 主軸装置 |
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JP2003402931A JP2005161457A (ja) | 2003-12-02 | 2003-12-02 | 主軸装置 |
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JP2005161457A true JP2005161457A (ja) | 2005-06-23 |
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Family Applications (1)
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JP2003402931A Pending JP2005161457A (ja) | 2003-12-02 | 2003-12-02 | 主軸装置 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2012045638A (ja) * | 2010-08-24 | 2012-03-08 | Nsk Ltd | 予圧可変式スピンドル |
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2003
- 2003-12-02 JP JP2003402931A patent/JP2005161457A/ja active Pending
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