(57)【要約】【課題】高速運転時においてもナットと軸のねじ部における結合力が低下するのを抑えることができる軸受固定用ナットの締結構造、及びそれを用いた工作機械用主軸装置を提供する。【解決手段】軸受６０，７０の内輪６２，７２を固定するナット５１，５２を回転軸１２に締結する際、回転軸１２の雄ねじ部１２ｂの外径φｄが１００ｍｍより大きいとき、ナット５１，５２の雌ねじ部５１ａ，５２ａと回転軸１２の雄ねじ部１２ｂとのラジアル隙間をΔｒとすると、Δｒ／φｄ＜２．５×１０−４となる。【選択図】図２
2010196757.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受を固定するためのナットを軸に締結する軸受固定用ナットの締結構造であって、
該軸の雄ねじ部の外径φｄが１００ｍｍより大きいとき、前記ナットの雌ねじ部と軸の雄ねじ部とのラジアル隙間をΔｒとすると、
Δｒ／φｄ＜２．５×１０−４
となることを特徴とする軸受固定用ナットの締結構造。
【請求項２】
軸受を固定するためのナットを軸に締結する軸受固定用ナットの締結構造であって、
該軸の雄ねじ部の外径が１００ｍｍ以下であるとき、前記ナットの雌ねじ部と前記軸の雄ねじ部とのラジアル隙間を０．０２５ｍｍ以下とすることを特徴とする軸受固定用ナットの締結構造。
【請求項３】
複数の前記軸受固定用ナットを前記軸に並んで締結することを特徴とする請求項１または２に記載の軸受固定用ナットの締結構造。
【請求項４】
回転軸がハウジングに対して軸受を介して回転自在に支持される工作機械用主軸装置であって、
前記軸受の内輪は、請求項１〜３のいずれかに記載の軸受固定用ナットの締結構造によって、前記回転軸に固定されることを特徴とする工作機械用主軸装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受固定用ナットの締結構造、及びそれを用いた工作機械用主軸装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、工作機械用主軸装置では、工具が装着される回転軸が軸受を介してハウジングに支承され、回転軸は駆動源によって高速回転する。高速運転する主軸装置としては、種々考案されており（例えば、特許文献１及び２参照。）、最近では、ｄｍ・Ｎ値が２００万以上でも使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３４６９２４号公報
【特許文献２】特開２００３−２６６２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、回転軸を支承する軸受は、ナットを軸に締結することで軸に固定されているが、ナットと軸との間のねじ部のラジアル隙間が大きいと、高速運転時に発生するナットの遠心力と軸の遠心力との膨張差によりねじ部の結合力が低下してしまう。このため、振れの変化やラジアル隙間内でラジアル方向のナット位相ズレによりスピンドルのアンバランス量が変化するという問題があった。特許文献１及び２に記載の高速スピンドルは、軸受を固定するナットの具体構成について何ら考慮していない。
【０００５】
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、高速運転時においてもナットと軸のねじ部における結合力が低下するのを抑えることができる軸受固定用ナットの締結構造、及びそれを用いた工作機械用主軸装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）  軸受を固定するためのナットを軸に締結する軸受固定用ナットの締結構造であって、
該軸の雄ねじ部の外径φｄが１００ｍｍより大きいとき、前記ナットの雌ねじ部と軸の雄ねじ部とのラジアル隙間をΔｒとすると、
Δｒ／φｄ＜２．５×１０−４
となることを特徴とする軸受固定用ナットの締結構造。
（２）  軸受を固定するためのナットを軸に締結する軸受固定用ナットの締結構造であって、
該軸の雄ねじ部の外径が１００ｍｍ以下であるとき、前記ナットの雌ねじ部と前記軸の雄ねじ部とのラジアル隙間を０．０２５ｍｍ以下とすることを特徴とする軸受固定用ナットの締結構造。
（３）  複数の前記軸受固定用ナットを前記軸に並んで締結することを特徴とする（１）または（２）に記載の軸受固定用ナットの締結構造。
（４）  回転軸がハウジングに対して軸受を介して回転自在に支持される工作機械の主軸装置であって、
前記軸受の内輪は、（１）〜（３）のいずれかに記載の軸受固定用ナットの締結構造によって、前記回転軸に固定されることを特徴とする工作機械用主軸装置。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、軸の雄ねじ部の外径φｄが１００ｍｍより大きいとき、ナットの雌ねじ部と軸の雄ねじ部とのラジアル隙間をΔｒとすると、Δｒ／φｄ＜２．５×１０−４となるように設定し、また、軸の雄ねじ部の外径が１００ｍｍ以下であるとき、ナットの雌ねじ部と軸の雄ねじ部とのラジアル隙間を０．０２５ｍｍ以下とするように設定しているので、高速運転時においてもナットと軸のねじ部における結合力が低下するのを抑えることができる。
【０００８】
また、上記のような締結構造を用いた工作機械用主軸装置では、ナットと軸のねじ部における結合力の低下を抑えることができることで、高速運転時の振れの変化やアンバランス量の変化を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の軸受固定用ナットの締結構造が適用される工作機械用主軸装置の部分断面図である。
【図２】図１のナットと軸の締結を説明するための拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態に係る、軸受固定用ナットの締結構造、及びそれを用いた工作機械用主軸装置について図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明の軸受固定用ナットの締結構造が適用された工作機械用主軸装置の工具側を部分的に示している。この主軸装置１０では、その軸方向中心部には、工具（図示せず）を取り付け可能な中空状の回転軸１２が設けられている。この回転軸１２は、その工具側を支承する２列の前側軸受６０，７０と、反工具側を支承する後側軸受（図示せず）とによって、ハウジング２０に回転自在に支持されている。
【００１２】
前側軸受６０，７０は、外輪６１，７１と、内輪６２，７２と、接触角を持って配置される転動体としての玉６３，７３と、玉６３，７３を略等間隔で保持する外輪案内の保持器６４，７４と、をそれぞれ有するアンギュラ玉軸受である。
【００１３】
前側軸受６０，７０の外輪６１，７１は外筒２１に締結固定された前側ハウジング２２に内嵌されており、且つ前側ハウジング２２にボルト締結された前蓋２３によって複数の外輪間座４０を介して前側ハウジング２２に対し軸方向に固定されている。なお、外筒２１及び前側ハウジング２２は、ハウジング２０を構成する。
【００１４】
また、前側軸受６０，７０の内輪６２，７２は、回転軸１２に外嵌されており、複数の内輪間座４１を介して回転軸１２の段差部１２ａに突き当てられ、且つ、回転軸１２に並んで締結される２つのナット５１，５２によって回転軸１２に対し軸方向に固定されている。ナット５１，５２の締付け力は、軸受６０，７０の内輪６２，７３が変形してしまうことなく、且つ、急加速時においても弛まない所定のトルクに設定されている。
なお、図１中、符号２２ａは、供給される冷却油によって主軸装置１０の各構成部品を冷却するための冷却溝である。また、回転軸１２は、モータ等の駆動源（図示せず）によって直接、或いは伝達部材を介して回転する。
【００１５】
ここで、図１及び図２に示すように、各ナット５１，５２の雌ねじ部５１ａ，５２ａは、回転軸１２の雄ねじ部１２ｂに合わせるように現合加工される。そして、回転軸１２の雄ねじ部１２ｂの外径φｄ（ｍｍ）が１００ｍｍ以下であるときは、ナット５１，５２の雌ねじ部５１ａ，５２ａと回転軸１２の雄ねじ部１２ｂとのラジアル隙間Δｒを０．０２５ｍｍ以下とする。また、回転軸１２の雄ねじ部１２ｂの外径φｄ（ｍｍ）が１００ｍｍより大きいときは、ナット５１，５２の雌ねじ部５１ａ，５２ａと回転軸１２の雄ねじ部１２ｂとのラジアル隙間をΔｒ（ｍｍ）とすると、Δｒ／φｄ＜２．５×１０−４となるように設定している。
【００１６】
従って、このようなナット５１，５２の締結構造とすることで、例えば、ｄｍ・Ｎ値が２００万以上（さらには、３００万以上）である高速運転時において、ナット５１，５２の遠心力と回転軸１２の遠心力との膨張差が生じても、ナット５１，５２と回転軸１２のねじ部５１ａ，５２ａ，１２ｂにおける結合力が低下するのを抑えることができる。
【００１７】
このため、上記のような締結構造を用いた工作機械用主軸装置１０では、ナット５１，５２と回転軸１２のねじ部５１ａ，５２ａ，１２ｂにおける結合力の低下を抑えることができることで、高速運転時の振れの変化やアンバランス量の変化を低減することができる。
ここで、ラジアル隙間Δｒが０．０３０（ｍｍ）のナットを用いた場合、回転軸１２の雄ねじ部１２ｂの外径φｄが１００ｍｍ、ｄｍ・Ｎ値が３００万の主軸装置では、高速回転後に振れの変化やアンバランス量の変化が認められたが、ラジアル隙間Δｒが０．０２５（ｍｍ）以下の場合には、上記不具合が解消された。
なお、回転軸１２の雄ねじ部１２ｂの外径φｄが６０ｍｍ以下、ｄｍ・Ｎ値が３００万の主軸装置においては、ラジアル隙間Δｒを０．０１５ｍｍ以下にすることで、より好ましい結果が得られた。
【００１８】
また、ナット５１，５２の雌ねじ部５１ａ，５２ａと回転軸１２の雄ねじ部１２ｂのラジアル隙間を小さくすることで、主軸組み立て時におけるナット５１，５２の固定時に、ナット５１，５２の回転軸１２に対する傾きを小さくすることができ、精度を確保するためのナット傾き調整作業が短時間で行うことができる。
【００１９】
また、複数のナット５１，５２を回転軸１２に締結するようにしたので、ナット５１，５２の合わせ端面５１ｂ，５２ｂの軸方向の突張り力を付加することができ、ナット５１，５２のゆるみ止め機能も同時に備えられ、高速運転時の振れの変化やアンバランス量の変化をさらに低減する効果を有する。
【００２０】
尚、本発明は、前述した各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。
なお、軸受固定用ナットの数は、本実施形態の２つに限定されるものでなく、任意である。
【符号の説明】
【００２１】
１０  主軸装置
１２  回転軸
１２ｂ  雄ねじ部
５１，５２  ナット
５１ａ，５２ａ  雌ねじ部
６０，７０  前側軸受（アンギュラ玉軸受）
６１，７１  外輪
６２，７２  内輪
【図１】
2010196757.tif 000003
【図２】
2010196757.tif 000004