JPH05306712A - 高速回転スピンドル軸の軸受構造 - Google Patents
高速回転スピンドル軸の軸受構造Info
- Publication number
- JPH05306712A JPH05306712A JP13449792A JP13449792A JPH05306712A JP H05306712 A JPH05306712 A JP H05306712A JP 13449792 A JP13449792 A JP 13449792A JP 13449792 A JP13449792 A JP 13449792A JP H05306712 A JPH05306712 A JP H05306712A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- spindle shaft
- electric resistance
- inner circumference
- heating element
- bearing
- 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.)
- Pending
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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
- F16C19/52—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions
- F16C19/525—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions related to temperature and heat, e.g. insulation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mounting Of Bearings Or Others (AREA)
- Rolling Contact Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 高速回転スピンドル軸が定格高速回転以外の
低速回転でも安定した回転をして、使用寿命を長くする
軸受構造を提供する。 【構成】 高速回転スピンドル軸１の軸受支持部内周に
電気抵抗発熱体４を装着し、回転軸１とハウジング２と
の温度差により電気抵抗発熱体４への通電を制御して軸
受３の内輪３ａの内周とスピンドル軸１との間の隙間を
設計最適値に保持する構成である。
低速回転でも安定した回転をして、使用寿命を長くする
軸受構造を提供する。 【構成】 高速回転スピンドル軸１の軸受支持部内周に
電気抵抗発熱体４を装着し、回転軸１とハウジング２と
の温度差により電気抵抗発熱体４への通電を制御して軸
受３の内輪３ａの内周とスピンドル軸１との間の隙間を
設計最適値に保持する構成である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は一般に回転軸の軸受に
関し、特に高速回転スピンドル軸の軸受構造に関する。
関し、特に高速回転スピンドル軸の軸受構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の高速回転スピンドル軸の軸受構造
の断面図を図３に、図３のＡ部拡大図を図４に示すが、
スピンドル軸１は、ハウジング２の内周に固定されたボ
−ルベアリング３に支持されて回転する。このボ−ルベ
アリング３は、内輪３ａ，外輪３ｂ及び複数個のボ−ル
３ｃとを有し、内輪３ａと外輪３ｂは、それぞれ、スピ
ンドル軸１の外周とハウジング２の内周に固定され、両
輪の間には複数個のボ−ル３ｃが円周方向に配列されて
係合しており、内輪３ａの内周とスピンドル軸１との間
には図４に示すようにＧの隙間が生ずるがＧは所定の範
囲内に設定されている。
の断面図を図３に、図３のＡ部拡大図を図４に示すが、
スピンドル軸１は、ハウジング２の内周に固定されたボ
−ルベアリング３に支持されて回転する。このボ−ルベ
アリング３は、内輪３ａ，外輪３ｂ及び複数個のボ−ル
３ｃとを有し、内輪３ａと外輪３ｂは、それぞれ、スピ
ンドル軸１の外周とハウジング２の内周に固定され、両
輪の間には複数個のボ−ル３ｃが円周方向に配列されて
係合しており、内輪３ａの内周とスピンドル軸１との間
には図４に示すようにＧの隙間が生ずるがＧは所定の範
囲内に設定されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一般に、ボ−ルベアリ
ングやロ−ラベアリングなどのころがり軸受には、荷重
に応じた最適の隙間が必要であるが、回転数が大きくな
ると摩擦熱により放熱条件の悪い回転軸側が、ハウジン
グ側よりも高温になって膨張量が大きくなり隙間Ｇが小
さくなる。従って、高速回転スピンドル軸の軸受は、高
速回転状態で最適隙間になるよう設計されているので、
起動時とか定格の１／２の低速回転状態で使用する場合
には、隙間が過大となり、いわゆる心振れ状態となり、
部分的に衝撃的に接触する箇処が生じることにより、軸
受の使用寿命が短かくなるが、現在までには適切な解決
策は採られていない状態である。以下ボ−ルベアリング
について説明する。
ングやロ−ラベアリングなどのころがり軸受には、荷重
に応じた最適の隙間が必要であるが、回転数が大きくな
ると摩擦熱により放熱条件の悪い回転軸側が、ハウジン
グ側よりも高温になって膨張量が大きくなり隙間Ｇが小
さくなる。従って、高速回転スピンドル軸の軸受は、高
速回転状態で最適隙間になるよう設計されているので、
起動時とか定格の１／２の低速回転状態で使用する場合
には、隙間が過大となり、いわゆる心振れ状態となり、
部分的に衝撃的に接触する箇処が生じることにより、軸
受の使用寿命が短かくなるが、現在までには適切な解決
策は採られていない状態である。以下ボ−ルベアリング
について説明する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明では、軸受の内輪
の内周とスピンドル軸の外周との間の隙間Ｇは、近似的
にはスピンドル軸の外周とハウジングの内周面間の温度
差の関数として把握できる点に着目し、高速回転軸の軸
受支持部の内周に電気抵抗発熱体を取り付け、回転軸と
ハウジングとの温度差を検出することによって、前記電
気抵抗発熱体への通電をＯＮ−ＯＦＦ制御して、軸受の
内輪の内周とスピンドル軸の外周との間の隙間Ｇを、上
限値Ｇｕと下限値Ｇｌとの間の最適範囲値内に保持する
ことにより、低速，高速を通じて安定した回転が得ら
れ、また軸受の寿命をも長くするようにして課題を解決
した。
の内周とスピンドル軸の外周との間の隙間Ｇは、近似的
にはスピンドル軸の外周とハウジングの内周面間の温度
差の関数として把握できる点に着目し、高速回転軸の軸
受支持部の内周に電気抵抗発熱体を取り付け、回転軸と
ハウジングとの温度差を検出することによって、前記電
気抵抗発熱体への通電をＯＮ−ＯＦＦ制御して、軸受の
内輪の内周とスピンドル軸の外周との間の隙間Ｇを、上
限値Ｇｕと下限値Ｇｌとの間の最適範囲値内に保持する
ことにより、低速，高速を通じて安定した回転が得ら
れ、また軸受の寿命をも長くするようにして課題を解決
した。
【０００５】
【作用】本発明による高速回転スピンドル軸のボ−ルベ
アリングの、内輪の内周とスピンドル軸との間の隙間Ｇ
は、定格回転で最適になるように設計され起動時又は定
格の１／２回転などの低速回転状態では、通電用スイッ
チはＯＮにされ、回転軸は電気抵抗発熱体により加熱さ
れて膨張し、隙間Ｇは最適値近くで運転され、さらに高
速になり摩擦熱が加わり温度差が大きくなって上方側の
基準値Ｔ1 に達すると、スイッチはＯＦＦとなり摩擦熱
のみで回転が続行されるが、温度差が小さくなり下方側
の基準値Ｔ2 に達したり下回るようになると、スイッチ
は再びＯＮとなり、以下同様にして温度差がＴ1 とＴ2
の間に制御される。つまり、隙間Ｇは低速，高速何れの
場合も常に設計最適値に対する許容範囲内にコントロ−
ルされて回転が行われる。
アリングの、内輪の内周とスピンドル軸との間の隙間Ｇ
は、定格回転で最適になるように設計され起動時又は定
格の１／２回転などの低速回転状態では、通電用スイッ
チはＯＮにされ、回転軸は電気抵抗発熱体により加熱さ
れて膨張し、隙間Ｇは最適値近くで運転され、さらに高
速になり摩擦熱が加わり温度差が大きくなって上方側の
基準値Ｔ1 に達すると、スイッチはＯＦＦとなり摩擦熱
のみで回転が続行されるが、温度差が小さくなり下方側
の基準値Ｔ2 に達したり下回るようになると、スイッチ
は再びＯＮとなり、以下同様にして温度差がＴ1 とＴ2
の間に制御される。つまり、隙間Ｇは低速，高速何れの
場合も常に設計最適値に対する許容範囲内にコントロ−
ルされて回転が行われる。
【０００６】
【実施例】図１は、本発明による高速回転スピンドル軸
の軸受構造の断面概略図を示し、図３と同じ部材には同
じ符号を付して示してある。回転軸１がボ−ルベアリン
グ３で支持される部分の内周１ａには、電気抵抗発熱体
であるシリコンラバ−ヒ−タ４がリング状に貼り付けら
れる。図２は、電気抵抗線４ｃが埋込まれたシリコンラ
バ−ヒ−タ４を展開して示す概略平面図であり、ヒータ
４のリード線４ａと４ｂは、それぞれ、スピンドル１の
内周１ａに接着などで取り付けられた電導性の摺動リン
グ５ａ，５ｂに接続され、摺動リング５ａ，５ｂには、
それぞれ図示されない手段でハウジング２に固定された
ブラシ６ａ，６ｂが摺動可能に接触し、これらのブラシ
６ａ，６ｂはスイッチＳＷ、電源Ｅ（この例では１００
Ｗ）に直列に接続されている。一方、回転軸１とハウジ
ング２の両方の温度は、それぞれ、温度検出器７，８に
よって検出され、電気信号としてコントロ−ラ９に入力
され、両方の温度の差によってコントロ−ラ９が前記の
スイッチＳＷをＯＮ，ＯＦＦさせる。
の軸受構造の断面概略図を示し、図３と同じ部材には同
じ符号を付して示してある。回転軸１がボ−ルベアリン
グ３で支持される部分の内周１ａには、電気抵抗発熱体
であるシリコンラバ−ヒ−タ４がリング状に貼り付けら
れる。図２は、電気抵抗線４ｃが埋込まれたシリコンラ
バ−ヒ−タ４を展開して示す概略平面図であり、ヒータ
４のリード線４ａと４ｂは、それぞれ、スピンドル１の
内周１ａに接着などで取り付けられた電導性の摺動リン
グ５ａ，５ｂに接続され、摺動リング５ａ，５ｂには、
それぞれ図示されない手段でハウジング２に固定された
ブラシ６ａ，６ｂが摺動可能に接触し、これらのブラシ
６ａ，６ｂはスイッチＳＷ、電源Ｅ（この例では１００
Ｗ）に直列に接続されている。一方、回転軸１とハウジ
ング２の両方の温度は、それぞれ、温度検出器７，８に
よって検出され、電気信号としてコントロ−ラ９に入力
され、両方の温度の差によってコントロ−ラ９が前記の
スイッチＳＷをＯＮ，ＯＦＦさせる。
【０００７】起動時とか、１／２の定格回転などの低速
運転の場合は、回転軸とハウジングとの温度差が下方基
準値Ｔ2 より小さいので、コントロ−ラ９によりスイッ
チＳＷはＯＮとなり、電源Ｅからシリコンラバ−ヒ−タ
４に通電されて、回転軸１と内輪３ａとが加熱により膨
張されて、ボ−ルベアリングの内輪３ａの内周と回転軸
１との隙間Ｇは設計最適値になり、温度差が上方基準値
Ｔ1 に達すると、コントロ−ラ９によりスイッチＳＷは
ＯＦＦとなって回転軸が過熱することはない。また、高
速の定格回転では、スイッチＳＷはＯＦＦのままで、隙
間Ｇは設定最適値が保持される。以上は、ボ−ルベアリ
ングについての説明であるが、ボ−ルベアリングの代り
にロ−ラベアリングを使用する場合でも同様である。
運転の場合は、回転軸とハウジングとの温度差が下方基
準値Ｔ2 より小さいので、コントロ−ラ９によりスイッ
チＳＷはＯＮとなり、電源Ｅからシリコンラバ−ヒ−タ
４に通電されて、回転軸１と内輪３ａとが加熱により膨
張されて、ボ−ルベアリングの内輪３ａの内周と回転軸
１との隙間Ｇは設計最適値になり、温度差が上方基準値
Ｔ1 に達すると、コントロ−ラ９によりスイッチＳＷは
ＯＦＦとなって回転軸が過熱することはない。また、高
速の定格回転では、スイッチＳＷはＯＦＦのままで、隙
間Ｇは設定最適値が保持される。以上は、ボ−ルベアリ
ングについての説明であるが、ボ−ルベアリングの代り
にロ−ラベアリングを使用する場合でも同様である。
【０００８】
【発明の効果】回転軸の軸受支持部を加熱する比較的簡
単な装置を付加することにより、高速回転スピンドル軸
が低速，高速を通じて安定して回転され、使用寿命を格
段に長くすることができる。
単な装置を付加することにより、高速回転スピンドル軸
が低速，高速を通じて安定して回転され、使用寿命を格
段に長くすることができる。
【図１】本発明による高速回転スピンドルの軸受構造の
断面概略図である。
断面概略図である。
【図２】図１のシリコンラバ−ヒ−タの展開平面図であ
る。
る。
【図３】従来の高速回転スピンドル軸の軸受構造の断面
図である。
図である。
【図４】図３のＡ部拡大図である。
１ スピンドル軸 ２ ハウジング ３ ころがり軸受 ３ａ 内輪 ３ｂ 外輪 ３ｃ ボ−ル ４ 電気発熱抵抗体 ７、８ 温度検出器 ９ コントロ−ラ Ｇ 内輪の内周とスピンドル軸との間の隙間
Claims (2)
- 【請求項１】 中空円筒状のスピンドル軸がハウジング
の内周に固定されたころがり軸受の内周に軸支されて回
転し、前記ころがり軸受の内輪の内周とスピンドル軸と
の間に生ずる隙間を所定の範囲内に設定する必要のある
高速回転スピンドル軸の軸受構造において：前記中空円
筒状スピンドル軸の、前記ころがり軸受に軸支される位
置の内周に挿入されスピンドル軸を加熱するための電気
抵抗発熱体と、 この電気抵抗発熱体と電源とに電気的に接続され、前記
電気抵抗発熱体への供給電流の回路を開閉するスイッチ
と、 前記スピンドル軸とハウジングの双方の温度を、それぞ
れ検出する温度検出器と、この温度検出器から入力され
る、それぞれの検出位置での電気信号により、両検出位
置での温度差を算出し、温度差が設定された上方または
下方基準値を超過する場合には、前記スイッチに対し開
閉を指令するコントロ−ラと、 を含んで成り、前記スピンドル軸の運転によって生ずる
温度上昇に伴う熱膨張によって前記軸受の内輪の内周と
前記スピンドル軸との間に生ずる隙間が、予め設定され
た管理限界内に保たれることを特徴とする高速回転スピ
ンドル軸の軸受構造。 - 【請求項２】 前記スピンドル軸を加熱するための電気
抵抗発熱体は、電気抵抗線が埋め込まれたシリコンラバ
−ヒ−タであり、前記の温度差をＴｄとし、これに対し
設定された上方基準値をＴ1 、下方基準値をＴ2 とし、
前記の温度差Ｔｄが下方基準値Ｔ2 を下回る場合は前記
電気抵抗発熱体への加熱を開始し、上方基準値Ｔ1 を超
える場合は加熱を停止し、前記ころがり軸受の内輪の内
周と前記スピンドル軸との間に生ずる隙間Ｇを上限値Ｇ
ｕと下限値Ｇｌとの間に保つようにしていることを特徴
とする高速回転スピンドル軸の軸受構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13449792A JPH05306712A (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | 高速回転スピンドル軸の軸受構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13449792A JPH05306712A (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | 高速回転スピンドル軸の軸受構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05306712A true JPH05306712A (ja) | 1993-11-19 |
Family
ID=15129707
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13449792A Pending JPH05306712A (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | 高速回転スピンドル軸の軸受構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05306712A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19944652A1 (de) * | 1999-09-17 | 2002-05-16 | Skf Gmbh | Verfahren zum Betreiben einer Walzenanordnung und Lageranordnung für eine Walzenanordnung |
| JP2010014197A (ja) * | 2008-07-03 | 2010-01-21 | Jtekt Corp | 転がり軸受装置及びその軸受内部すきまの調節方法 |
| DE102013001116A1 (de) * | 2013-01-23 | 2014-07-24 | Audi Ag | Radlager für die rotatorische Lagerung einer Radnabe eines Fahrzeugs |
| DE102013001114A1 (de) * | 2013-01-23 | 2014-07-24 | Audi Ag | Radlager für die rotatorische Lagerung einer Radnabe eines Fahrzeugs |
-
1992
- 1992-04-28 JP JP13449792A patent/JPH05306712A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19944652A1 (de) * | 1999-09-17 | 2002-05-16 | Skf Gmbh | Verfahren zum Betreiben einer Walzenanordnung und Lageranordnung für eine Walzenanordnung |
| DE19944652B4 (de) * | 1999-09-17 | 2005-08-25 | Skf Gmbh | Verfahren zum Betreiben einer Walzenanordnung und Lageranordnung für eine Walzenanordnung |
| JP2010014197A (ja) * | 2008-07-03 | 2010-01-21 | Jtekt Corp | 転がり軸受装置及びその軸受内部すきまの調節方法 |
| DE102013001116A1 (de) * | 2013-01-23 | 2014-07-24 | Audi Ag | Radlager für die rotatorische Lagerung einer Radnabe eines Fahrzeugs |
| DE102013001114A1 (de) * | 2013-01-23 | 2014-07-24 | Audi Ag | Radlager für die rotatorische Lagerung einer Radnabe eines Fahrzeugs |
| DE102013001114B4 (de) * | 2013-01-23 | 2015-09-03 | Audi Ag | Radlager für die rotatorische Lagerung einer Radnabe eines Fahrzeugs |
| DE102013001116B4 (de) * | 2013-01-23 | 2015-09-03 | Audi Ag | Radlager für die rotatorische Lagerung einer Radnabe eines Fahrzeugs |
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