JP5648370B2

JP5648370B2 - Variable preload spindle

Info

Publication number: JP5648370B2
Application number: JP2010187510A
Authority: JP
Inventors: 翔一郎小栗
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2010-08-24
Filing date: 2010-08-24
Publication date: 2015-01-07
Anticipated expiration: 2030-08-24
Also published as: JP2012045638A

Description

本発明は、予圧可変式スピンドルに関し、より詳細には、軸受に付与する予圧量の大きさを、無段階で調整可能な予圧可変式スピンドルに関する。 The present invention relates to a variable preload spindle, and more particularly to a variable preload spindle capable of continuously adjusting the amount of preload applied to a bearing.

従来のスピンドルとして、軸受の予圧量を変更可能な予圧可変機構を備える予圧可変式スピンドルユニットが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載の予圧可変式スピンドルユニット１００は、図４に示すように、外筒１０２と、外筒１０２内を挿通する主軸１０３と、主軸１０３を前後両端で回転自在に支承するアンギュラ玉軸受である前側軸受１０４及び後側軸受１０５と、を備える。 As a conventional spindle, a variable preload type spindle unit including a variable preload mechanism capable of changing a preload amount of a bearing is disclosed (for example, refer to Patent Document 1). As shown in FIG. 4, a variable preload spindle unit 100 described in Patent Document 1 includes an outer cylinder 102, a main shaft 103 inserted through the outer cylinder 102, and an angular ball that rotatably supports the main shaft 103 at both front and rear ends. A front bearing 104 and a rear bearing 105 which are bearings.

後側軸受１０５は、外筒１０２に対して軸方向に移動可能に嵌合する軸受保持部品１０６に内嵌される。軸受保持部品１０６の鍔部１０６ａと蓋部品１０７との間に設けられた圧力室１０８には、外部に配置された油圧装置１１０から供給される高圧油により移動する押圧部材１０９が嵌合している。また、鍔部１０６ａの押圧部材１０９と反対側の面と外筒１０２との間には、軸受保持部品１０６の鍔部１０６ａを蓋部品１０７の方向に押圧する弾性部材１１１が配設されている。 The rear bearing 105 is fitted in a bearing holding component 106 that is fitted to the outer cylinder 102 so as to be movable in the axial direction. The pressure chamber 108 provided between the flange 106a of the bearing holding component 106 and the lid component 107 is fitted with a pressing member 109 that is moved by high-pressure oil supplied from a hydraulic device 110 disposed outside. Yes. Further, an elastic member 111 that presses the flange 106a of the bearing holding component 106 in the direction of the lid component 107 is disposed between the surface of the flange 106a opposite to the pressing member 109 and the outer cylinder 102. .

弾性部材１１１は、弾性力によって軸受保持部品１０６を介して前側軸受１０４、及び後側軸受１０５に予圧を付与している。そして、主軸１０３の回転に伴う遠心力や主軸１０３の熱膨張のため、前側軸受１０４、及び後側軸受１０５の予圧が上昇したとき、油圧装置１１０から圧力室１０８に高圧油を導入し、押圧部材１０９を図中左方向に移動させて弾性部材１１１を弾性変形させることにより、予圧量を低減させて適正値に調整する。 The elastic member 111 applies preload to the front bearing 104 and the rear bearing 105 via the bearing holding component 106 by elastic force. When the preload of the front bearing 104 and the rear bearing 105 rises due to the centrifugal force accompanying the rotation of the main shaft 103 and the thermal expansion of the main shaft 103, high pressure oil is introduced from the hydraulic device 110 into the pressure chamber 108 and pressed. By moving the member 109 to the left in the drawing and elastically deforming the elastic member 111, the preload amount is reduced and adjusted to an appropriate value.

実開平５−２８０２号公報Japanese Utility Model Publication No. 5-2802.

工作機械の分野では、加工効率や加工精度向上のため、５軸加工技術が発展しており、加工部位に応じてスピンドルを旋回させる能力が要求されている。一方、軸の回転に伴う熱膨張の影響によって変化する軸受の予圧量の大きさを一定に維持するようにした定圧予圧スピンドルが知られている。 In the field of machine tools, 5-axis machining technology has been developed to improve machining efficiency and machining accuracy, and the ability to rotate the spindle according to the machining site is required. On the other hand, there is known a constant pressure preload spindle that maintains a constant amount of bearing preload that is changed by the influence of thermal expansion accompanying rotation of the shaft.

しかし、水平姿勢のスピンドルに合わせて予圧量が決定された定圧予圧スピンドルにおいては、スピンドルの姿勢が、水平姿勢から垂直姿勢に変化すると、軸重量の影響により、工具側軸受に付与される予圧量が初期予圧量から減少し、剛性が低くなって軸の振動が大きくなり、結果として加工精度に重大な影響を及ぼす虞がある。 However, in a constant-pressure preload spindle whose preload amount is determined according to the horizontal posture spindle, when the spindle posture changes from the horizontal posture to the vertical posture, the preload amount applied to the tool-side bearing is affected by the shaft weight. Decreases from the initial preload amount, the rigidity becomes low and the shaft vibration increases, and as a result, the machining accuracy may be seriously affected.

特許文献１の予圧可変式スピンドルユニット１００は、主軸１０３の回転数変化に伴って遠心力や熱膨張の影響により、後側軸受１０５の予圧量が増大したとき、圧力室１０８に高圧油を導入して押圧部材１０９で弾性部材１１１を押圧し、後側軸受１０５の予圧量を低減するようにしたものである。このため、上記したようなスピンドルの姿勢変化に伴う前側軸受の予圧量低減には対応することができず、改善の余地があった。 In the preload variable spindle unit 100 of Patent Document 1, high pressure oil is introduced into the pressure chamber 108 when the preload amount of the rear bearing 105 increases due to centrifugal force or thermal expansion due to the change in the rotational speed of the main shaft 103. Thus, the elastic member 111 is pressed by the pressing member 109 to reduce the preload amount of the rear bearing 105. For this reason, it is not possible to cope with the reduction of the preload amount of the front bearing accompanying the change in the attitude of the spindle as described above, and there is room for improvement.

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、スピンドルの姿勢が変化しても、軸重量に影響されることなく、常に適正な予圧量が軸受に付与されて、加工精度を向上させることができる予圧可変式スピンドルを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and its purpose is to always provide an appropriate preload amount to the bearing without being affected by the shaft weight even if the attitude of the spindle changes. An object of the present invention is to provide a variable preload spindle capable of improving machining accuracy.

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）ハウジングと、
一端で工具を支持する回転軸と、
前記回転軸の工具側に配設されて前記回転軸を回転自在に支承する前側軸受と、
前記ハウジングに内嵌されると共に、前記ハウジングに対して前記回転軸の軸方向に摺動可能なスリーブと、
前記回転軸の反工具側に配設されると共に前記スリーブに内嵌され、前記回転軸を回転自在に支承する後側軸受と、
前記ハウジングと前記スリーブとの間に介装され、前記スリーブを介して前記前側軸受及び前記後側軸受に定圧予圧を付与する予圧付与手段と、
を備えた予圧可変式スピンドルであって、
前記スリーブは、前記ハウジングに内嵌されると共に、前記後側軸受の外輪が内嵌される軸受スリーブと、前記軸受スリーブに取り付けられ、前記後側軸受の外輪を軸方向に位置決めする外輪押えと、を有し、
前記予圧付与手段は、
前記ハウジングの反工具側端面に開口するように前記ハウジングに形成された油圧室に供給された作動油によって、該油圧室内を移動するように前記油圧室に収容される油圧ピストンと、
前記スリーブの前記ハウジングの反工具側端面と対向する部分と前記油圧ピストンとの間に介装されるばね部材と、
を有し、
前記ばね部材は、前記軸受スリーブから径方向外方に延出する前記外輪押えのフランジ部分に当接し、
前記油圧ピストンは、前記ばね部材が当接可能な底部と前記ばね部材を収容可能な筒部とを備えて有底円筒状に形成され、
前記予圧付与手段は、前記ばね部材によって定圧予圧を付与可能であると共に、前記油圧室に供給された前記作動油によって予圧量を可変可能であり、
前記作動油によって前記ばね部材が前記筒部内に収容されて、前記油圧ピストンが前記外輪押えのフランジ部分と当接することによって定圧予圧を付与可能であることを特徴とする予圧可変式スピンドル。
（２）（１）に記載の前記予圧可変式スピンドルと、前記予圧可変式スピンドルを旋回するチルト機構と、を有することを特徴とする工作機械。 The above object of the present invention can be achieved by the following constitution.
(1) a housing;
A rotating shaft that supports the tool at one end;
A front bearing disposed on the tool side of the rotating shaft and rotatably supporting the rotating shaft;
A sleeve fitted in the housing and slidable in the axial direction of the rotation shaft with respect to the housing;
A rear bearing disposed on the opposite side of the rotary shaft and fitted in the sleeve, and rotatably supporting the rotary shaft;
Preload application means interposed between the housing and the sleeve and applying a constant pressure preload to the front bearing and the rear bearing via the sleeve;
A variable preload spindle with
The sleeve is fitted into the housing, and a bearing sleeve into which the outer ring of the rear bearing is fitted, and an outer ring presser that is attached to the bearing sleeve and positions the outer ring of the rear bearing in the axial direction. Have
The preload applying means includes
A hydraulic piston accommodated in the hydraulic chamber so as to move in the hydraulic chamber by hydraulic oil supplied to the hydraulic chamber formed in the housing so as to open to an end surface on the side opposite to the tool of the housing;
A spring member interposed between the hydraulic piston and a portion of the sleeve facing the non-tool side end surface of the housing;
I have a,
The spring member abuts against a flange portion of the outer ring presser extending radially outward from the bearing sleeve;
The hydraulic piston is formed in a bottomed cylindrical shape including a bottom portion with which the spring member can abut and a cylindrical portion capable of accommodating the spring member,
The preload applying means can apply a constant pressure preload by the spring member, and can change a preload amount by the hydraulic oil supplied to the hydraulic chamber,
A variable preload type spindle , wherein the spring member is accommodated in the cylindrical portion by the hydraulic oil, and a constant pressure preload can be applied by the hydraulic piston being in contact with a flange portion of the outer ring presser .
(2) (1) and the preload variable spindle according to the machine tool, characterized in that it comprises a tilting mechanism, the pivoting of the preload variable spindle.

本発明の予圧可変式スピンドルによれば、予圧付与手段は、ハウジングの反工具側端面に開口するようにハウジングに形成された油圧室に供給された作動油によって、油圧室内を移動するように油圧室に収容される油圧ピストンと、スリーブのハウジングの反工具側端面と対向する部分と油圧ピストンとの間に介装されるばね部材と、を有する。これにより、油圧室に供給する作動油の圧力を制御してばね部材を伸縮させ、スリーブに作用するばね力を変化させることで、予圧量を制御することができる。また、ばね部材は、軸受スリーブから径方向外方に延出する外輪押えのフランジ部分に当接し、油圧ピストンは、ばね部材が当接可能な底部とばね部材を収容可能な筒部とを備えて有底円筒状に形成され、予圧付与手段は、ばね部材によって定圧予圧を付与可能であると共に、油圧室に供給された作動油によって予圧量を可変可能であり、作動油によってばね部材が筒部内に収容されて、油圧ピストンが外輪押えのフランジ部分と当接することによって定圧予圧を付与可能であるので、予圧可変式スピンドルの剛性を高めることができる。よって、予圧可変式スピンドルの姿勢変化に伴う軸重量による予圧量への影響を排除して、前側軸受の予圧量を適正に維持することができ、加工精度に影響を及ぼすことなく、予圧可変式スピンドルを旋回機構を有する工作機械に適用することができる。 According to the preload variable spindle of the present invention, the preload applying means is hydraulically moved so as to move in the hydraulic chamber by the hydraulic oil supplied to the hydraulic chamber formed in the housing so as to open to the end surface on the side opposite to the tool of the housing. A hydraulic piston housed in the chamber, and a spring member interposed between the hydraulic piston and a portion of the sleeve housing facing the non-tool side end surface. Thereby, the amount of preload can be controlled by controlling the pressure of the hydraulic oil supplied to the hydraulic chamber to expand and contract the spring member and change the spring force acting on the sleeve. The spring member abuts on a flange portion of an outer ring presser extending radially outward from the bearing sleeve, and the hydraulic piston includes a bottom portion on which the spring member can abut and a cylindrical portion on which the spring member can be accommodated. The preload applying means can apply a constant pressure preload by a spring member, and the preload amount can be varied by the hydraulic oil supplied to the hydraulic chamber. Since the constant pressure preload can be applied by being accommodated in the portion and the hydraulic piston abutting the flange portion of the outer ring presser, the rigidity of the preload variable spindle can be increased. Therefore, the influence of the shaft weight due to the change in the posture of the variable preload spindle can be eliminated, the preload amount of the front bearing can be properly maintained, and the preload variable type can be maintained without affecting the machining accuracy. The spindle can be applied to a machine tool having a turning mechanism.

本発明に係る予圧可変式スピンドルが適用される門型マシニングセンタを示す斜視図である。1 is a perspective view showing a portal type machining center to which a variable preload spindle according to the present invention is applied. 本発明に係る予圧可変式スピンドルの断面図である。It is sectional drawing of the preload variable spindle which concerns on this invention. 図２のＡ部の拡大図である。It is an enlarged view of the A section of FIG. 従来の予圧可変式スピンドルユニットの断面図である。It is sectional drawing of the conventional preload variable spindle unit.

以下、本発明に係る予圧可変式スピンドルの一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of a variable preload spindle according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１に示すように、門形マシニングセンタ１では、ベッド２の上にテーブル３がＸ軸方向へ移動可能に支持されており、ベッド２の両側には一対のコラム４が立設されている。コラム４の上端にはクロスレール５が架設されており、クロスレール５には、サドル６がＹ軸方向へ移動可能に設けられる。また、サドル６には、Ｚ軸方向に昇降可能なラム７が支持されており、ラム７の下端には、本発明の予圧可変式スピンドル１０をＹ軸回り及びＺ軸回りに回転割出し駆動可能に保持する主軸ヘッド８が装着されている。主軸ヘッド８の２本の支持アーム８ａ内には、図示しないチルト機構が設けられており、予圧可変式スピンドル１０は、このチルト機構によってブラケット９を介してＹ軸回りに回転割出しされる。 As shown in FIG. 1, in the portal machining center 1, a table 3 is supported on a bed 2 so as to be movable in the X-axis direction, and a pair of columns 4 are erected on both sides of the bed 2. A cross rail 5 is installed on the upper end of the column 4, and a saddle 6 is provided on the cross rail 5 so as to be movable in the Y-axis direction. The saddle 6 also supports a ram 7 that can be moved up and down in the Z-axis direction. At the lower end of the ram 7, the preload-variable spindle 10 of the present invention is rotationally indexed around the Y axis and the Z axis. A spindle head 8 is mounted to hold it. A tilt mechanism (not shown) is provided in the two support arms 8 a of the spindle head 8, and the preload variable spindle 10 is rotationally indexed around the Y axis via the bracket 9 by this tilt mechanism.

図２及び図３に示すように、本発明の予圧可変式スピンドル１０は、ハウジング１１と、一端（図中左側）に不図示の工具が取り付けられて回転自在な回転軸１２と、回転軸１２の前端側（図中左側）に配設された一対の前側軸受（本実施形態では、アンギュラ玉軸受）１３，１３と、回転軸１２の後端側（図中右側）に配設された一対の後側軸受（本実施形態では、アンギュラ玉軸受）１４，１４と、ハウジング１１に内挿されて軸方向にスライド移動可能なスリーブ１５と、を備える。 As shown in FIGS. 2 and 3, the variable preload spindle 10 of the present invention includes a housing 11, a rotary shaft 12 having a tool (not shown) attached to one end (left side in the drawing), and a rotatable shaft 12. A pair of front bearings (angular ball bearings in this embodiment) 13, 13 disposed on the front end side (left side in the figure) and a pair disposed on the rear end side (right side in the figure) of the rotary shaft 12. And rear sleeves (in this embodiment, angular ball bearings) 14 and 14 and sleeves 15 that are inserted in the housing 11 and are slidable in the axial direction.

ハウジング１１は、略円筒形状のハウジング本体３１と、ハウジング本体３１の前端側に嵌合固定されるフロントハウジング３２と、ハウジング本体３１の後端側に嵌合固定されるリアハウジング３３とを有している。フロントハウジング３２の前端には、前蓋３４が締結固定され、リアハウジング３３の後端には、後蓋３６が締結固定されている。 The housing 11 includes a substantially cylindrical housing body 31, a front housing 32 fitted and fixed to the front end side of the housing body 31, and a rear housing 33 fitted and fixed to the rear end side of the housing body 31. ing. A front lid 34 is fastened and fixed to the front end of the front housing 32, and a rear lid 36 is fastened and fixed to the rear end of the rear housing 33.

ハウジング本体３１の内周部には、ビルトインモータ３７のステータ３８が固定されている。また、回転軸１２の軸線方向中間部には、ステータ３８と対向してロータ３９が固定されており、ステータ３８が発生する回転磁界によって回転力が与えられて回転軸１２を回転駆動する。 A stator 38 of a built-in motor 37 is fixed to the inner periphery of the housing body 31. A rotor 39 is fixed to an intermediate portion in the axial direction of the rotating shaft 12 so as to face the stator 38, and a rotating force is given by a rotating magnetic field generated by the stator 38 to rotationally drive the rotating shaft 12.

リアハウジング３３の内周面３３ａには、軸方向に移動可能な略円筒形状の軸受スリーブ１６が嵌合されている。また、軸受スリーブ１６の反工具側端面には、軸受スリーブ１６の外周面から径方向外方に延出する外輪押え１７が不図示のネジによって取り付けられている。リアハウジング３３の内周面３３ａと軸受スリーブ１６との嵌合部には、Ｏリング２８が装着されている。なお、軸受スリーブ１６と外輪押え１７は、本発明のスリーブ１５を構成している。 A substantially cylindrical bearing sleeve 16 that is movable in the axial direction is fitted to the inner peripheral surface 33 a of the rear housing 33. Further, an outer ring presser 17 that extends radially outward from the outer peripheral surface of the bearing sleeve 16 is attached to the end surface on the side opposite to the tool of the bearing sleeve 16 with a screw (not shown). An O-ring 28 is attached to a fitting portion between the inner peripheral surface 33 a of the rear housing 33 and the bearing sleeve 16. The bearing sleeve 16 and the outer ring presser 17 constitute the sleeve 15 of the present invention.

前側軸受１３，１３は、外輪１８，１８がフロントハウジング３２に内嵌され、内輪１９，１９が回転軸１２に外嵌して、回転軸１２の前端側を回転自在に支承する。前側軸受１３，１３の外輪１８，１８は、外輪間座２０を介してフロントハウジング３２の段部３２ａと前蓋３４とによって狭持されてフロントハウジング３２に対して軸方向に位置決めされる。内輪１９，１９は、内輪間座２１を介して回転軸１２の前側段部１２ａと、回転軸１２に螺合するナット２２とによって狭持されて回転軸１２に対して軸方向に位置決めされる。 The front bearings 13, 13 have outer rings 18, 18 fitted inside the front housing 32, and inner rings 19, 19 fitted outside the rotary shaft 12, so that the front end side of the rotary shaft 12 is rotatably supported. The outer rings 18 of the front bearings 13, 13 are sandwiched by the step 32 a of the front housing 32 and the front lid 34 via the outer ring spacer 20 and are positioned in the axial direction with respect to the front housing 32. The inner rings 19, 19 are clamped by the front step portion 12 a of the rotating shaft 12 through the inner ring spacer 21 and a nut 22 screwed to the rotating shaft 12, and are positioned in the axial direction with respect to the rotating shaft 12. .

後側軸受１４，１４は、外輪２３，２３が軸受スリーブ１６に内嵌され、内輪２４，２４が回転軸１２に外嵌して、回転軸１２の後端側を回転自在に支承する。後側軸受１４，１４の外輪２３，２３は、外輪間座２５を介して軸受スリーブ１６の段部１６ａと外輪押え１７の円環状凸部１７ａとによって狭持されて軸受スリーブ１６に対して軸方向に位置決めされる。内輪２４，２４は、内輪間座２６を介して回転軸１２の後側段部１２ｂと、回転軸１２に螺合するナット２７とによって狭持されて回転軸１２に対して軸方向に位置決めされる。 In the rear bearings 14, 14, the outer rings 23, 23 are fitted into the bearing sleeve 16, and the inner rings 24, 24 are fitted to the rotary shaft 12, so that the rear end side of the rotary shaft 12 is rotatably supported. The outer rings 23, 23 of the rear bearings 14, 14 are sandwiched between the step 16 a of the bearing sleeve 16 and the annular convex portion 17 a of the outer ring retainer 17 via the outer ring spacer 25, and are pivoted with respect to the bearing sleeve 16. Positioned in the direction. The inner rings 24, 24 are clamped by the rear step portion 12 b of the rotating shaft 12 through the inner ring spacer 26 and a nut 27 screwed to the rotating shaft 12, and are positioned in the axial direction with respect to the rotating shaft 12. The

回転軸１２の後端側には、磁気エンコーダ５１、及び磁気エンコーダ５１の磁気を検出するセンサ５２からなる回転センサ５０と、回転軸１２に切削用クーラント等の液体を供給するロータリジョイント５３が配設されている。 On the rear end side of the rotating shaft 12, a rotation sensor 50 including a magnetic encoder 51 and a sensor 52 that detects magnetism of the magnetic encoder 51, and a rotary joint 53 that supplies a liquid such as cutting coolant to the rotating shaft 12 are arranged. It is installed.

リアハウジング３３には、その反工具側端面に開口するように円環溝状の油圧室４１が形成されており、スリーブ１５のリアハウジング３３の反工具側端面と対向する部分、即ち、軸受スリーブ１６から径方向外方に延出する外輪押え１７のフランジ部分に臨む。油圧室４１には、油圧ピストン４３が摺動自在に嵌合するとともに、作動油供給路４２が連通する。油圧ピストン４３が摺動する油圧室４１の内周面には、Ｏリング４４ａが装着されると共に、油圧ピストン４３の外周面にもＯリング４４ｂが装着される。 An annular groove-shaped hydraulic chamber 41 is formed in the rear housing 33 so as to open to the end surface on the side opposite to the tool, and a portion of the sleeve 15 that faces the end surface on the side opposite to the tool on the rear housing 33, that is, a bearing sleeve. It faces the flange portion of the outer ring retainer 17 extending radially outward from 16. A hydraulic piston 43 is slidably fitted in the hydraulic chamber 41 and a hydraulic oil supply path 42 communicates therewith. An O-ring 44 a is attached to the inner peripheral surface of the hydraulic chamber 41 on which the hydraulic piston 43 slides, and an O-ring 44 b is also attached to the outer peripheral surface of the hydraulic piston 43.

油圧ピストン４３は、ばね部材であるコイルスプリング４５が当接可能な底部４３ａとコイルスプリング４５を収容可能な筒部４３ｂとにより、ばね室４６を構成するように有底円筒状に形成される。そして、コイルスプリング４５は、外輪押え１７のフランジ部分と油圧ピストン４３のばね室４６との間に介装される。コイルスプリング４５は、スリーブ１５に軸方向（図中右方向）の付勢力を付与し、これにより前側軸受１３，１３及び後側軸受１４，１４に定圧予圧を付与している。 The hydraulic piston 43 is formed in a bottomed cylindrical shape so as to constitute a spring chamber 46 by a bottom portion 43a on which a coil spring 45, which is a spring member, can abut and a cylindrical portion 43b in which the coil spring 45 can be accommodated. The coil spring 45 is interposed between the flange portion of the outer ring presser 17 and the spring chamber 46 of the hydraulic piston 43. The coil spring 45 applies an urging force in the axial direction (right direction in the drawing) to the sleeve 15, thereby applying constant pressure preload to the front bearings 13 and 13 and the rear bearings 14 and 14.

作動油供給路４２には、作動油の圧力を制御可能な圧力制御回路６０が接続されている。圧力制御回路６０は、接続パイプ６１、油圧ポンプ６２、流量調整弁６３、及びリリーフ弁６４から構成され、リリーフ弁６４に設定された圧力の作動油が、作動油供給路４２を介して油圧室４１に供給される。 A pressure control circuit 60 capable of controlling the pressure of the hydraulic oil is connected to the hydraulic oil supply path 42. The pressure control circuit 60 includes a connection pipe 61, a hydraulic pump 62, a flow rate adjustment valve 63, and a relief valve 64, and hydraulic oil having a pressure set in the relief valve 64 is supplied to the hydraulic chamber via the hydraulic oil supply path 42. 41.

本実施形態の作用を説明する。本実施形態の予圧可変式スピンドル１０は、図２及び図３において、油圧ピストン４３と外輪押え１７との間に装着されているコイルスプリング４５のばね圧により、軸受スリーブ１６が図中右方向に付勢されることで、フロントハウジング３２の段部３２ａによって軸方向位置が規制される前側軸受１３，１３、及び軸受スリーブ１６の段部１６ａによって軸方向位置が規制される後側軸受１４，１４に定圧予圧が付与される。 The operation of this embodiment will be described. 2 and 3, the variable preload spindle 10 of the present embodiment is such that the bearing sleeve 16 is moved rightward in the drawing by the spring pressure of the coil spring 45 mounted between the hydraulic piston 43 and the outer ring presser 17. By being urged, the front bearings 13 and 13 whose axial position is regulated by the step 32 a of the front housing 32 and the rear bearings 14 and 14 whose axial position is regulated by the step 16 a of the bearing sleeve 16 are arranged. A constant pressure preload is applied.

前側軸受１３，１３及び後側軸受１４，１４に定圧予圧を付与するコイルスプリング４５のばね圧は、予圧可変式スピンドル１０が水平姿勢の状態、且つ油圧室４１に作動油が供給されていない状態において、適正な予圧量となるように調整されている。これにより、回転軸１２の回転に伴って発生する熱膨張の影響をなくし、前側軸受１３，１３及び後側軸受１４，１４の予圧量が一定に維持される。 The spring pressure of the coil spring 45 that applies constant pressure preload to the front bearings 13 and 13 and the rear bearings 14 and 14 is a state in which the preload variable spindle 10 is in a horizontal posture and no hydraulic oil is supplied to the hydraulic chamber 41. In FIG. 3, the preload is adjusted to an appropriate amount. Thereby, the influence of the thermal expansion which occurs with rotation of the rotating shaft 12 is eliminated, and the preload amounts of the front bearings 13 and 13 and the rear bearings 14 and 14 are kept constant.

予圧可変式スピンドル１０の姿勢が、例えば、水平姿勢から垂直姿勢（工具が下向き姿勢）に変更されると、回転軸１２の重量が前側軸受１３，１３に作用して、前側軸受１３，１３の予圧量が初期予圧より小さくなって回転軸１２の剛性が低下する。 For example, when the posture of the preload variable spindle 10 is changed from a horizontal posture to a vertical posture (tool is in a downward posture), the weight of the rotary shaft 12 acts on the front bearings 13 and 13, and The preload amount becomes smaller than the initial preload, and the rigidity of the rotating shaft 12 is lowered.

この場合、圧力制御回路６０から油圧室４１に作動油を供給し、油圧ピストン４３を図中右方向に移動させてコイルスプリング４５を圧縮することにより、より大きなばね力で外輪押え１７を押圧して初期予圧からの予圧量の低下を防止する。即ち、油圧室４１に供給する作動油の圧力を、予圧可変式スピンドル１０の旋回による姿勢変化に対応して無段階に調整することにより、予圧可変式スピンドル１０の姿勢が変更されても、常に一定の予圧量を前側軸受１３，１３に付与することができる。 In this case, hydraulic oil is supplied from the pressure control circuit 60 to the hydraulic chamber 41, and the hydraulic piston 43 is moved rightward in the figure to compress the coil spring 45, thereby pressing the outer ring presser 17 with a larger spring force. This prevents a decrease in the amount of preload from the initial preload. That is, by adjusting the pressure of the hydraulic oil supplied to the hydraulic chamber 41 in a stepless manner in response to the change in posture caused by the rotation of the preload variable spindle 10, it is always possible to change the posture of the variable preload spindle 10. A certain amount of preload can be applied to the front bearings 13 and 13.

換言すれば、予圧可変式スピンドル１０の旋回角度に応じて、前側軸受１３，１３に作用する回転軸１２の重量変化をキャンセルするように作動油の圧力を制御し、前側軸受１３，１３の予圧量を無段階で変化させることにより、適正な予圧量を付与することができる。これにより、回転軸１２の剛性低下を防止して加工精度を一定に維持することができる。油圧ピストン４３のストロークを長くすることにより、予圧量を例えば、１０００Ｎ〜２０００Ｎ程度の範囲で変更することが可能である。 In other words, the pressure of the hydraulic fluid is controlled so as to cancel the weight change of the rotary shaft 12 acting on the front bearings 13 and 13 according to the turning angle of the preload variable spindle 10, and the preload of the front bearings 13 and 13 is controlled. By changing the amount steplessly, an appropriate preload amount can be given. Thereby, the rigidity reduction of the rotating shaft 12 can be prevented and the machining accuracy can be kept constant. By increasing the stroke of the hydraulic piston 43, the amount of preload can be changed within a range of about 1000N to 2000N, for example.

また、油圧室４１に供給する作動油の圧力を、コイルスプリング４５のばね力以上の圧力にして、油圧ピストン４３がコイルスプリング４５を筒部４３ｂ内に収容して外輪押え１７に当接した状態にすれば、コイルスプリング４５のばね力による定圧予圧から、油圧による定圧予圧に切り換えることができ、更に予圧可変式スピンドル１０の剛性を高めることができる。 Further, the pressure of the hydraulic oil supplied to the hydraulic chamber 41 is set to a pressure equal to or higher than the spring force of the coil spring 45, and the hydraulic piston 43 accommodates the coil spring 45 in the cylindrical portion 43b and abuts against the outer ring presser 17. If so, the constant pressure preload by the spring force of the coil spring 45 can be switched to the constant pressure preload by the hydraulic pressure, and the rigidity of the preload variable spindle 10 can be further increased.

以上説明したように、本実施形態の予圧可変式スピンドル１０によれば、予圧付与手段は、リアハウジング３３の反工具側端面に開口するようにリアハウジング３３に形成された油圧室４１に供給された作動油によって、油圧室４１内を移動するように油圧室４１に収容される油圧ピストン４３と、外輪押え１７と油圧ピストン４３との間に介装されるばね部材４５と、を有することにより、ばね部材４５を伸縮させて、ばね力による定圧予圧量を制御することができる。これにより、予圧可変式スピンドル１０の姿勢変化に伴う軸重量による予圧量への影響を排除して、前側軸受１３，１３の予圧量を適正に維持することができる。 As described above, according to the variable preload spindle 10 of the present embodiment, the preload applying means is supplied to the hydraulic chamber 41 formed in the rear housing 33 so as to open at the end surface on the side opposite to the tool of the rear housing 33. By having a hydraulic piston 43 accommodated in the hydraulic chamber 41 so as to move in the hydraulic chamber 41 by the hydraulic oil, and a spring member 45 interposed between the outer ring presser 17 and the hydraulic piston 43. The constant pressure preload amount by the spring force can be controlled by expanding and contracting the spring member 45. Thereby, the influence on the preload amount due to the shaft weight accompanying the change in the posture of the preload variable spindle 10 can be eliminated, and the preload amount of the front bearings 13 and 13 can be appropriately maintained.

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、上記の実施形態において、転がり軸受は、アンギュラ玉軸受として説明したが、これに限定されず、他の形式の転がり軸受にも同様に適用することができる。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A deformation | transformation, improvement, etc. are possible suitably. For example, in the above embodiment, the rolling bearing has been described as an angular ball bearing, but the present invention is not limited to this and can be similarly applied to other types of rolling bearings.

１０予圧可変式スピンドル
１１ハウジング
１２回転軸
１３前側軸受
１４後側軸受
１５スリーブ
１６軸受スリーブ
１７外輪押え
３１ハウジング本体
３２フロントハウジング
３３リアハウジング
４１油圧室
４３油圧ピストン
４５コイルスプリング(ばね部材) DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Preload variable spindle 11 Housing 12 Rotating shaft 13 Front bearing 14 Rear bearing 15 Sleeve 16 Bearing sleeve 17 Outer ring retainer 31 Housing main body 32 Front housing 33 Rear housing 41 Hydraulic chamber 43 Hydraulic piston 45 Coil spring (spring member)

Claims

ハウジングと、
一端で工具を支持する回転軸と、
前記回転軸の工具側に配設されて前記回転軸を回転自在に支承する前側軸受と、
前記ハウジングに内嵌されると共に、前記ハウジングに対して前記回転軸の軸方向に摺動可能なスリーブと、
前記回転軸の反工具側に配設されると共に前記スリーブに内嵌され、前記回転軸を回転自在に支承する後側軸受と、
前記ハウジングと前記スリーブとの間に介装され、前記スリーブを介して前記前側軸受及び前記後側軸受に定圧予圧を付与する予圧付与手段と、
を備えた予圧可変式スピンドルであって、
前記スリーブは、前記ハウジングに内嵌されると共に、前記後側軸受の外輪が内嵌される軸受スリーブと、前記軸受スリーブに取り付けられ、前記後側軸受の外輪を軸方向に位置決めする外輪押えと、を有し、
前記予圧付与手段は、
前記ハウジングの反工具側端面に開口するように前記ハウジングに形成された油圧室に供給された作動油によって、該油圧室内を移動するように前記油圧室に収容される油圧ピストンと、
前記スリーブの前記ハウジングの反工具側端面と対向する部分と前記油圧ピストンとの間に介装されるばね部材と、
を有し、
前記ばね部材は、前記軸受スリーブから径方向外方に延出する前記外輪押えのフランジ部分に当接し、
前記油圧ピストンは、前記ばね部材が当接可能な底部と前記ばね部材を収容可能な筒部とを備えて有底円筒状に形成され、
前記予圧付与手段は、前記ばね部材によって定圧予圧を付与可能であると共に、前記油圧室に供給された前記作動油によって予圧量を可変可能であり、
前記作動油によって前記ばね部材が前記筒部内に収容されて、前記油圧ピストンが前記外輪押えのフランジ部分と当接することによって定圧予圧を付与可能であることを特徴とする予圧可変式スピンドル。 A housing;
A rotating shaft that supports the tool at one end;
A front bearing disposed on the tool side of the rotating shaft and rotatably supporting the rotating shaft;
A sleeve fitted in the housing and slidable in the axial direction of the rotation shaft with respect to the housing;
A rear bearing disposed on the opposite side of the rotary shaft and fitted in the sleeve, and rotatably supporting the rotary shaft;
Preload application means interposed between the housing and the sleeve and applying a constant pressure preload to the front bearing and the rear bearing via the sleeve;
A variable preload spindle with
The sleeve is fitted into the housing, and a bearing sleeve into which the outer ring of the rear bearing is fitted, and an outer ring presser that is attached to the bearing sleeve and positions the outer ring of the rear bearing in the axial direction. Have
The preload applying means includes
A hydraulic piston accommodated in the hydraulic chamber so as to move in the hydraulic chamber by hydraulic oil supplied to the hydraulic chamber formed in the housing so as to open to an end surface on the side opposite to the tool of the housing;
A spring member interposed between the hydraulic piston and a portion of the sleeve facing the non-tool side end surface of the housing;
I have a,
The spring member abuts against a flange portion of the outer ring presser extending radially outward from the bearing sleeve;
The hydraulic piston is formed in a bottomed cylindrical shape including a bottom portion with which the spring member can abut and a cylindrical portion capable of accommodating the spring member,
The preload applying means can apply a constant pressure preload by the spring member, and can change a preload amount by the hydraulic oil supplied to the hydraulic chamber,
A variable preload type spindle , wherein the spring member is accommodated in the cylindrical portion by the hydraulic oil, and a constant pressure preload can be applied by the hydraulic piston being in contact with a flange portion of the outer ring presser .

請求項１に記載の前記予圧可変式スピンドルと、前記予圧可変式スピンドルを旋回するチルト機構と、を有することを特徴とする工作機械。 Machine tool and the preload variable Spindle according to claim 1, and a tilt mechanism for pivoting the preload variable spindle, characterized in that it has a.