JP2538406Y2 - 軸受支持装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、主軸を支持する軸受に
付与する予圧を可変できる軸受支持装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】一般に工作機械に使用される主軸は、主
軸の回転精度と剛性を得るために、主軸を支持するアン
ギュラ玉軸受に予圧を与えて使用している。主軸の回転
速度は低速から高速まで変化し、低速領域から高速領域
まで回転精度と高剛性を確保することが要求される。そ
のため、軸受に与える予圧を一定値しか設定できない場
合、大きな剛性を必要とする低速領域に合わせて大きな
予圧を与えるように設定すると、高速領域で軸受に焼付
きが生じてしまう。また、高速領域に適応させて小さい
予圧を与えるように設定すると、低速領域で剛性が不足
して安定した加工ができなくなる。

【０００３】そのため、主軸の回転速度に合わせて予圧
を調整する構造は従来から色々考案されている。その１
つとして、特開平２−２７９２０３号に開示されるよう
に、軸受に異なる定位置予圧を与える軸受箱１９及び中
間リング２０からなる２種の押圧部材を設置して、主軸
の回転速度に応じてこれらの押圧部材がそれぞれ軸方向
に移動するように油圧を切換えるようにし、高剛性を得
られる定位置予圧で、低回転域、中回転域、高回転域に
応じて予圧量を段階的に変化させて、主軸の回転速度に
合った予圧が広い回転速度の範囲で調整できるようにし
たものが知られている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】上記の構造において
は、軸受箱１９、中間リング２０の２種類の押圧部材の
移動をそれぞれ制御して予圧量の２段の切り替えを行う
必要があり、軸受箱１９と中間リング２０のそれぞれに
対して油圧を作用させる油圧室、及びそれぞれの油圧室
に油を供給する油通路を必要として、その構造は複雑な
ものとなる。

【０００５】また、主軸の回転速度が高くなり広い回転
速度の範囲で予圧量を調整するため、予圧を切り替える
段数を多くすると、この予圧調整装置の構造は、さらに
複雑になってしまう。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本考案は、上述した問題
点を解決するためになされたもので、軸受箱内で主軸を
回転自在に支持する軸受と、前記軸受の内、外輪を軸方
向に相対変位させるリングと、前記リングと対向するよ
うに前記軸受箱に固定された第１弾性部材と、前記リン
グと前記第１弾性部材間に介挿され、前記リングと前記
第１弾性部材間に所定の間隔を維持し、前記第１弾性部
材よりも小さい剛性を有する第２弾性部材と、前記リン
グの軸方向移動のため油圧を供給する圧油供給装置と、
前記圧油供給装置から供給される油の圧力を前記主軸の
回転数に応じて、前記第２弾性部材を弾性変形させ前記
リングを前記第１弾性部材に当接させる第１の圧力と、
前記リングと前記第１弾性部材が当接した状態で更に前
記第１弾性部材を弾性変形 させる第２の圧力の少なくと
も２段階に制御可能な油圧制御部とを備えたことを特徴
とする。

【０００７】

【作用】圧油供給装置により供給される油圧が主軸の回
転数に応じて油圧制御部により第１の圧力に制御される
と、第２弾性部材が弾性変形してリングが第１弾性部材
に当接するまで移動して軸受に予圧（第１弾性部材が弾
性変形するまでは定位置予圧）が作用する。

【０００８】また、圧油供給装置により供給される油圧
が主軸の回転数に応じて油圧制御部により第２の圧力に
制御されると、リングと第１弾性部材が当接した状態で
更に第１弾性部材が弾性変形し、軸受には前述のリング
が第２弾性部材を弾性させて第１弾性部材に当接するま
での軸方向移動量に、第１弾性部材の弾性変形により生
じた軸方向移動量が加わり、第１の圧力が供給される場
合とは異なった予圧が作用する。

【０００９】

【実施例】以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明
する。図１において、主軸１１は軸受１２、１３、１４
で回動可能に支持されている。各軸受１２、１３、１４
はアンギュラ玉軸受であり、外筒１８の一端に固定され
た軸受箱１９内に組込まれている。軸受１３と１４は間
座１５を介して並列組合せで配置され、軸受１２と１３
は後述の第１リング２０及び間座部材２２を介して背面
組合せで配置されている。

【００１０】間座部材２２は軸受箱１９に固定されて、
軸受１３を軸方向に保持する作用を有し、第１リング２
０は前記間座部材２２に対して軸方向に移動自在に配置
されている。第１リング２０の一端は軸受１２の外輪に
接し、他端側には間座部材２２の端面との間に油圧室２
３が設けられている。また、第１リング２０及び軸受１
２の外周側に、第２リング２１が軸方向に移動自在に挿
入されている。この第２リング２１内周に設けた中間段
差部２１ａは軸受１２の外輪に当接されて、第１リング
２０の移動は、軸受１２の外輪を経て第２リング２１に
伝えられる。油圧室２３は、圧油供給装置２４と通路１
６を介して連通され、かつ通路１６には圧油供給装置２
４から送られる油の圧力を制御する油圧制御部２９が設
けられている。

【００１１】さらに、前記軸受箱１９の端部には、リン
グ状の第１弾性部材２６が外周端を複数のボルト２５で
固定されて設けられている。第１弾性部材２６と第２リ
ング２１の間にはばね部材２７（第２弾性部材）が介挿
され、第２リング２１を軸受１２側に押圧しいる。そし
て、油圧室２３に油圧が供給されていない時は、ばね部
材２７の弾性力により第１弾性部材２６と第２リング２
１の間に、隙間ｔが生じるようになっている。また第１
弾性部材２６は第２リング２１により軸方向に大きな押
圧力が加わると、軸方向に弾性変形するように構成され
ている。

【００１２】すなわち、油圧室２３に低い油圧（第１の
圧力）が供給されると、第１リング２０が軸受１２の外
輪及び第２リング２１とともに、ばね部材２７の弾性力
を抗して軸方向に移動する。その移動は、第１弾性部材
２６に接触することにより隙間ｔを移動すると停止し
て、その移動により第１弾性部材２６が弾性変形するま
での間軸受１２に定位置予圧が作用する。さらに、油圧
室２３に高い油圧（第２の圧力）が供給されて大きな押
圧力が第２リング２１に加わると、第１弾性部材２６が
軸方向に弾性変形してたわみ量が生じ、軸受１２に、こ
のたわみ量に前述の隙間ｔを加えた移動による大きな予
圧を与える。

【００１３】前記圧油供給装置２４は、主軸１１の回転
数を回転数センサ２８で検知して、回転数が設定値より
高い高速回転域のときは、油圧の供給を遮断し、回転数
が設定値より低くなると油圧室２３に油圧を供給する切
り換え動作を行う。また、前記油圧制御部２９は、回転
数が中速回転域のときは、油圧室２３に低圧の油圧（第
１の圧力）が供給され、回転数が低速回転域のときは、
油圧室２３に高圧の油圧（第２の圧力）が供給されるよ
うに油圧を制御する。

【００１４】上述した構成に基づいて動作を説明する。
主軸１１の回転数が設定した回転数より大きい高速回転
域のときは、圧油供給装置２４により油圧室２３に油圧
が供給されない。そのため、第１リング２０と第２リン
グ２１はばね部材２７の弾性力で図１に示す位置に保持
され、軸受１２には油圧による予圧は作用せず、軸受１
２の内輪および軸受１２と軸受１３の間の間座に生じる
熱膨張および回転の遠心力による膨張で生じる予圧が作
用するだけである。

【００１５】主軸１１の回転数が中速回転域のときは、
圧油供給装置２４および油圧制御部２９により、油圧室
２３に低圧の油圧（第１の圧力）が供給されて、図２に
示すように、第１リング２０、軸受１２の外輪および第
２リング２１は、隙間ｔの距離を移動して第２リング２
１は第１弾性部材２６に当接する。このとき、第１弾性
部材２６はばね部材２７よりも大きな剛性を有している
ので、第１リング２０、軸受１２の外輪および第２リン
グ２１は、第２リング２１が第１弾性部材２６と当接し
た位置で移動が停止する。この移動によって、軸受１２
に距離ｔの移動による予圧が生じる。なお、第１弾性部
材２６はばね部材２７よりも高剛性なので第２リング２
１が第１弾性部材２６と当接してから、第１弾性部材２
６が弾性変形するまでの間は軸受１２には定位置予圧が
作用している。

【００１６】また、回転数が低速回転域のときは、圧油
供給装置２４および油圧制御部２９により、油圧室２３
に高圧の油圧（第２の圧力）が供給される。そのため、
図３に示すように、中速回転域と同様に第１リング２０
に距離ｔの移動が生じ、それに加えて、第１リング２０
から第２リング２１に伝わった押圧力は、第１弾性部材
２６を弾性変形させ、その移動量が軸受１２に加わり、
その大きな軸方向移動による予圧が作用して、軸受１２
により大きな予圧が加えられる。

【００１７】このように、主軸１１を回転自在に支持す
る軸受１２を軸方向に押圧して予圧量を調整する第１リ
ング２０を、圧油供給装置２４と油圧制御部２９により
制御される油圧により、中速回転域では第１弾性部材２
６に接触するまで軸方向に移動させて第１弾性部材２６
が弾性変形するまでの間、軸受１２に定位置予圧を作用
させる。さらに低速回転域では、前述の第１リング２０
の移動量に、第１弾性部材２６の弾性変形で生じる移動
量が加わった距離を移動させて、大きな予圧を与えるこ
とができる。

【００１８】このように、主軸１１の回転数に応じて予
圧量を段階的に変化させることができ、主軸１１の回転
数にあった予圧が広い回転数の範囲で調整できる。ま
た、従来の段階的に定位置予圧を調整する構造のよう
に、複数の押圧部材にそれぞれ油圧を作用させる油圧
室、及び油を供給する油通路の構成を必要とせず、簡単
な構造で予圧を段階的に調整することができる。また、
油圧室２３に供給する油圧をより高圧にすることによ
り、予圧量を容易に変化させることができるので、構造
を大きく変えることなく、予圧を切り替える段数を多く
することが可能である。さらに、第２リング２１が第１
弾性部材２６に当接してから第１弾性部材２６が弾性変
形するまでの間は軸受１２に定位置予圧が作用するの
で、その間は加工反力等の外乱に影響されないで安定し
た加工を行うことができる。

【００１９】

【考案の効果】以上述べたように、本考案は、軸受箱内
で主軸を回転自在に支持する軸受と、前記軸受の内、外
輪を軸方向に相対変位させるリングと、前記リングと対
向するように前記軸受箱に固定された第１弾性部材と、
前記リングと前記第１弾性部材間に介挿され、前記リン
グと前記第１弾性部材間に所定の間隔を維持し、前記第
１弾性部材よりも小さい剛性を有する第２弾性部材と、
前記リングの軸方向移動のため油圧を供給する圧油供給
装置と、前記圧油供給装置から供給される油の圧力を前
記主軸の回転数に応じて、前記第２弾性部材を弾性変形
させ前記リングを前記第１弾性部材に当接させる第１の
圧力と、前記リングと前記第１弾性部材が当接した状態
で更に前記第１弾性部材を弾性変形させる第２の圧力の
少なくとも２段階に制御可能な油圧制御部とを備えるよ
うにしたので、予圧を主軸の回転数に応じて段階的に調
整することができるとともに、その構造を移動量が異な
る複数の押圧部材の移動を制御して予圧を変化させる構
造に比べて、簡単な構造で可能にすることができる。ま
た予圧を切り替える段数を構造を大きく変えることなく
容易に多くすることができる。さらに、リングが第１弾
性部材に当接してから第１弾性部材が弾性変形するまで
の間は軸受に定位置予圧が作用するので、その間は加工
反力等の外乱に影響されないで安定した加工を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の軸受支持装置の高速回転状態の縦断面
図である。

【図２】本考案の軸受支持装置の中速回転状態の要部断
面図である。

【図３】本考案の軸受支持装置の低速回転状態の要部断
面図である。

【符号の説明】

１１ 主軸 １２、１３ 軸受 １９ 軸受箱 ２０ 第１リング ２１ 第２リング ２３ 油圧室 ２４ 圧油供給装置 ２６ 第１弾性部材２７ ばね部材（第２弾性部材） ２９ 油圧制御部

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸受箱内で主軸を回転自在に支持する軸
   受と、前記軸受の内、外輪を軸方向に相対変位させるリ
   ングと、前記リングと対向するように前記軸受箱に固定
   された第１弾性部材と、前記リングと前記第１弾性部材
   間に介挿され、前記リングと前記第１弾性部材間に所定
   の間隔を維持し、前記第１弾性部材よりも小さい剛性を
   有する第２弾性部材と、前記リングの軸方向移動のため
   油圧を供給する圧油供給装置と、前記圧油供給装置から
   供給される油の圧力を前記主軸の回転数に応じて、前記
   第２弾性部材を弾性変形させ前記リングを前記第１弾性
   部材に当接させる第１の圧力と、前記リングと前記第１
   弾性部材が当接した状態で更に前記第１弾性部材を弾性
   変形させる第２の圧力の少なくとも２段階に制御可能な
   油圧制御部とを備えたことを特徴とする軸受支持装置。