JPS60139911A - スピンドルユニツト - Google Patents

スピンドルユニツト

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JPS60139911A
JPS60139911A JP24460983A JP24460983A JPS60139911A JP S60139911 A JPS60139911 A JP S60139911A JP 24460983 A JP24460983 A JP 24460983A JP 24460983 A JP24460983 A JP 24460983A JP S60139911 A JPS60139911 A JP S60139911A
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JP
Japan
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spacer
outer ring
bearing
preload
inner ring
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JP24460983A
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Yoshiaki Onose
小野瀬 喜章
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NSK Ltd
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NSK Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C25/00Bearings for exclusively rotary movement adjustable for wear or play
    • F16C25/06Ball or roller bearings
    • F16C25/08Ball or roller bearings self-adjusting
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/52Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C35/00Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers
    • F16C35/08Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers for spindles
    • F16C35/12Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers for spindles with ball or roller bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2322/00Apparatus used in shaping articles
    • F16C2322/39General build up of machine tools, e.g. spindles, slides, actuators

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Support Of The Bearing (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、工作機械等において使用されるスピンドルユ
ニットの改良に関するものである。
近年、生産性の向上や加工精度の向上を目的として、工
作機械の主軸の高速化には著しいものがある。主軸の高
速化の程度を所謂dm−n 値(dm:軸受の平均直径
、n:回転数)で表わすと、従来dm−n 値が30〜
40万であったのが、最近では60〜70万の工作機械
が生産されており、更に80万を超えるようなスピンド
ルユニットが要求され始めている。
一方、上記スピンドルユニットにおいては、軸受の回転
速度を高めるとともにその剛性を高める目的や、軸の振
動あるいは異音の発生を防止する目的で、アンギュラ軸
受に予圧をムけることが一般に行なわれてお゛す、予圧
の方法には定位置予圧と定圧予圧とがある。ここに定位
置予圧とは、間座やシムを寸法調整する等の方法により
、予圧された軸受、の相対的な位置が使用中にも変化せ
ず一定となるような予圧方法であり、また定圧予圧とは
、ばね部材等を用いることにより、予圧された軸受の相
対的な位置は使用中に変化するが、予圧はほぼ一定とな
るような予圧方法である。
従って、定位置予圧は剛性が高く、定圧予圧は剛性が低
い。
前記dm−n 値が80万を超えるようなスピンドルユ
ニットはこれまでにも皆無だったわけではないが(例え
ば高周波スピンドル、ジェットエンジンにおいて)、こ
れらは定圧予圧で使用されるのが一般的であった。しか
しながら、切削工作機械のスピンドルユニットには定圧
予圧は不向きである。即ち、切削工作機械のスピンドル
ユニットにあっては、軽予圧で高速回転するのみでなく
、低速回転時には重予圧即ち剛性が大きい状態で回転す
る機能も要求されるので、高速回転に適した定圧予圧は
低剛性のため採用することはできないのである。従って
、切削工作機械のスピンドルユニットの予圧としては剛
性の大きな定位置予圧を採用せざるを得ない。しかしな
がら、この場合にはまた別の問題が発生する。
上記問題とは、軸受の回転時に遠心力により軸受の内部
に発生する内部スラスト荷重(予圧荷重)に関すること
である。詳述すると、第1図において中空軸10には段
部12に二つのアンギュラ玉軸受14のうち左方の内輪
15が当接され、内輪間座16及び外輪間座18、別の
二つのアンギュラ玉軸受20が嵌合され、右方の軸受の
内輪21に当接するスペーサ22及びナツト24によっ
て取り付けられている。右方の軸受20の外輪26はハ
ウジング30の段部32に当接され、左方の軸受14の
外輪34はカバー37によって押圧されている。軸受2
0と26とは背面かつ並列組合せとなっている。そして
外輪間座18の幅は内輪間座16の幅よりも犬きくされ
ており、これによって軸受14.22に所定の予圧が加
えられている。
この場合には、中空軸10及び内輪15.21の回転に
つれてボール36.38は自転しつつ公転し、公転によ
り発生する遠心力によって半径方向外方に運動しようと
する。その際アンギ丘う玉軸受14.20の外輪26.
34の傾斜面に転動体が押圧され、その分圧によってボ
ール36.38とともに内輪15.21が軸方向(内輪
15は左方に、内輪21は右方に)に移動しようとする
。然るに内輪は段部12、スペーサ22で軸方向に移動
不能とされているので、実質的に予圧を加えたのと同じ
状態となるのである。内部スラスト荷1重の大きさはボ
ールの公転速度、半径の増大につれて大きくなり、例え
ば、7024Bのアンギュラ玉軸受(内径120mm、
外径180閣、玉径19.05調、接触角40° )に
200に9f の予圧をかけて回転数5000回/分で
使用すると、予圧の大きさは約520 Kgf に上昇
する(増加分320Kff)。従って、定位置予圧では
高速回転時に前記要求に反して重予圧となり、温度上昇
に基づく軸受の焼付きが発生する危険があった。
本発明は、上述した事情を背景にして、従来技術におけ
る欠点を解消すること、即ち、定位置予圧でありながら
、回転軸の回転速度が小さい時は重予圧(高剛性)で、
回転速度が犬きくなっても重予圧とならない切削工作機
械用スピンドルユニットを提供することを目的としてな
されたものである。
上記目的を達成するために、本考案においては、回転軸
の回転速度に応答して隔設されたアンギュラ軸受の一方
の外輪を軸方向に押圧する駆動手段を設け、回転軸の回
転速度が所定値よりも大きくなった時のみ、駆動手段で
外輪を押圧して外スペーサ(通常外輪間座ンを変形させ
、内外スペーサの寸法差を減少させて、前記内部スラス
ト荷重を相殺するようにしたのである。
以下、本発明の実施例を第2図をもとに説明するが、簡
略化のだめ前記従来例(第1図)と共通する部分は同一
の符号で示し、異なる部分を中心に説明を進めることと
する。
外輪間座50は内周面に凹溝52が形成されており、こ
れによって軸方向の圧縮力に対する変形能が向上してい
る。中空軸10の回転数は回転数センサ54によって検
出され、それに基いた信号が油圧ポンプ56に出力され
るようになっている。ハウジング30には軸受20の側
方に油室58が形成され、ここに油圧ビス+ン60が滑
合されている。油圧ピストン60は中空軸10の軸方向
と平行に移動可能とされ、先端部62が右方の軸受20
の外輪26の端面に当接可能とされている。
なお、軸受14.20の内外輪の幅寸法及び間座16.
50の幅寸法は第1図に示したものと同様とされており
、従ってナツト24と締めつけることにより軸受14.
20には所定の予圧が与えられている。
次に本実施例の作動について説明する。中空軸100回
転速度をセンサ54で検出し、これが所定値に達しない
間はセンサ54から油圧ポンプ56に信号が出力されな
い。従って油圧ピストン60は右方の軸受20の外輪2
6に当接しているが、実質的に外輪間座50を変形させ
ていない。そのため、軸受14.20には尚初セットさ
れた大きさの重子圧(例えば200〜f )がそのまま
加えられており、剛性が大きいために重切削加工するの
に適している。
これに対して、中空軸10の回転速度が所定値をこえる
と、センサ54から油圧ポンプ56にその旨の信号が出
力されるので、油圧ピストン60が前進して軸受20の
外輪26を押圧する。この押圧力により外輪間座50に
軸方向と直角な方向にたわみが発生し、これによって間
座16.50の幅寸法差がなくなるのでそれまで軸受1
4.20に加わっていた予圧がぬける。それ故、中空軸
1Gの高速回転時にボール36.38に作用する遠心力
によって内部スラスト荷重が発生しても、この内部スラ
スト荷重と上記予圧の減少分とが相殺され、軸受14.
20に作用する予圧は低速回転時に比べて上昇しないこ
とになる。
高速回転時の予圧が低速回転時の予圧に比べてどのよう
になるかは、油圧ポンプ56の出力、外輪間座50の変
形能によって異なるが、重要なことは前者が後者よりも
著しく大きくならないことであって、前者が後者と略等
しいことが望ましい。前者の方が後者よりも小さくなれ
ば更に望ましい。何れにしても、本実施例によれば、高
速回転時の軸受14.20の予圧を従来例(第1図)に
比較して下げることができ、最適の状態で低速及び高速
回転による切削作業を行なうことができる。
なお、上述したのはあくまで本発明の一実′施例に過ぎ
ず、本発明は決してこれに限定して解釈されるべきでな
いことは言うまでもない。例えば、カバー37側の軸受
14の外輪34を油圧ピストン60で押圧することもで
きるし、□油圧ピストン60、油室58の形状は上記実
施例のものに限定されない。まだ、軸受14.20の予
圧を緩和させるだめの手段は、油圧駆動式ではなく、機
械駆動式のものであっても良い。まだ、回転軸1川の回
転速度を検出するセンサ54を設けず、回転軸10を駆
動する駆動モータ(図示せず)の回転速度に応じた抑圧
量を予め記憶させておいても良い。更に外輪間座50の
変形能を向上させるためには、前記実施例のように凹溝
52を形成する代わりに、間座の厚さを減じたシ、材質
を工夫すれば良い。内輪間座は軸に環状突起を形成して
も良い。軸受のタイプもアンギュラ玉軸受の他にも円錐
コロ軸受であっても良いし、軸受の組み方も単列背面組
合せにする等適宜変更可能である。
以上述べてきたように、本発明によれば、定位置予圧方
式のスピンドルユニットでありながら、回転軸の回転速
度が小さい時は重予圧即ち高剛性で、回転速度が大きく
なっても重子圧とならない切削工作機械用スピンドルユ
ニットを得ることができる効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来から使用されているスピンドルユニットの
一例を示す正面半断面図、第2図は本発明の一実施例を
示す同様の断面図である。 〔主要部分の符号の説明〕 10・・・回転軸 54・・・センサ 14.20・・・アンギュラ玉軸受 16・・・内輪間座 56・・・油圧ポンプ50・・・
外輪間座 58・・・油室 6゛0・・・油圧ピストン

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 回転軸上に内スペーサ及び外スペーサを藺にして
    第1及び第2のアンギュラ軸受を隔設し、内外スペーサ
    の幅寸法を調整することにより第1及び第2のアンギュ
    ラ軸受に所定の予圧が加えられてなるスピンドルユニッ
    トにおいて、 前記回転軸の回転速度に応じて前記第1又は第2のアン
    ギュラ軸受の外輪を軸方向に押圧して外スペーサを変形
    させる駆動手段を設けたことを特徴とするスピンドルユ
    ニット。 2、前記駆動手段とは、油圧ポンプ及び油室内に滑合さ
    れアンギュラ軸受の外輪に当接可能とされた油圧ピスト
    ンを含む特許請求の範囲第1項に記載のスピンドルユニ
    ット。 3、 前記内スペーサとは内輪間座であり、外スペーサ
    とは外輪間座である特許請求の範囲第2項に記載のスピ
    ンドルユニット。 4、前記外輪間座の内周面には凹溝が形成されている特
    許請求の範囲第3項に記載のスピンドルユニット。
JP24460983A 1983-12-27 1983-12-27 スピンドルユニツト Granted JPS60139911A (ja)

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JP24460983A JPS60139911A (ja) 1983-12-27 1983-12-27 スピンドルユニツト

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JP24460983A JPS60139911A (ja) 1983-12-27 1983-12-27 スピンドルユニツト

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JPS60139911A true JPS60139911A (ja) 1985-07-24
JPH0378488B2 JPH0378488B2 (ja) 1991-12-13

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