(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングの内孔に転がり軸受により支持される回転軸の外周部位に配置されて、前記転がり軸受に対して軸方向から予圧を付与する予圧付与装置であって、  予圧付与用のピストンと、
このピストンが軸方向に変位可能に内嵌されるシリンダ部と、
シリンダ部においてピストンの背部に形成されるとともに該ピストン位置に応じて容量が可変する作動油収容空間と、
この作動油収容空間へ供給する作動油を貯留する作動油貯留部と、
この作動油貯留部と前記作動油収容空間とを連通するオリフィス通路と、
前記作動油貯留部の作動油を前記作動油収容空間側へ加圧供給する油圧発生手段と、
を含むとともに、
前記油圧発生手段は、前記ハウジングの前記内孔において前記転がり軸受に軸方向で接して位置決めを行う位置決めカラーと、前記内孔において前記転がり軸受から軸方向に離れた側に位置する段部との間に設けられている、
ことを特徴とする転がり軸受の予圧付与装置。
【請求項２】
前記作動油収容空間と作動油貯留部とが、前記作動油貯留部から作動油収容空間への作動油流動を許容する一方で前記作動油収容空間から作動油貯留部への作動油流動を阻止する一方向弁手段を介して連通接続されている、ことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受の予圧付与装置。
【請求項３】
前記作動油収容空間には、補助予圧バネが設けられている、ことを特徴とする請求項１または２に記載の転がり軸受の予圧付与装置。
【請求項４】
前記ピストンおよびシリンダ部は、前記回転軸の外周部位に同心状に設けられるよう環状に形成されている、ことを特徴とする請求項１、２、３のうちのいずれか一つに記載の転がり軸受装置の予圧付与装置。
【請求項５】
前記油圧発生手段は、前記作動油貯留部に内嵌された浮動ピストンと、この浮動ピストンを押圧付勢する調圧バネとを含む、ことを特徴とする請求項１、２、３、４のうちのいずれか一つに記載の転がり軸受の予圧付与装置。
【請求項６】
転がり軸受により支持される回転軸の外周部位に配置されて、前記転がり軸受に対して軸方向から予圧を付与する予圧付与装置であって、
予圧付与用のピストンと、
このピストンが軸方向に変位可能に内嵌されるシリンダ部と、
シリンダ部においてピストンの背部に形成されるとともに該ピストン位置に応じて容量が可変する作動油収容空間と、
この作動油収容空間へ供給する作動油を貯留する作動油貯留部と、
この作動油貯留部と前記作動油収容空間とを連通するオリフィス通路と、
前記作動油貯留部の作動油を前記作動油収容空間側へ加圧供給する油圧発生手段と、
を含むとともに、
前記油圧発生手段は、前記作動油貯留部に内嵌された浮動ピストンと、この浮動ピストンを押圧付勢する調圧バネとを含む、ことを特徴とする転がり軸受の予圧付与装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えばアンギュラ玉軸受や円すいころ軸受などの転がり軸受に対して軸方向から予圧を付与する予圧付与装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、転がり軸受を予圧する形態としては、定位置予圧形態、定圧予圧形態、並びに可変予圧形態が知られている。
【０００３】
（１）  定位置予圧形態は、ナットやボルトを締めつけて転がり軸受を一定位置に保持して予圧を付与しておくもので、転がり軸受の軸方向変位が少なく、高い剛性を得ることができる特徴を有している。
【０００４】
（２）  定圧予圧形態は、コイルバネや皿バネを用いて転がり軸受に軸方向に所定の予圧を付与しておくものであり、荷重の変動や運転中の軸とハウジングとの温度差による軸の伸縮などをバネで吸収でき、予圧量の変動が少なく、安定した予圧を付与できる特徴を備えている。
【０００５】
（３）  可変予圧形態は、油圧あるいは圧電素子などを用いて予圧量を制御できるものであり、運転状況に応じた好適な予圧を付与できる特徴を備えている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した種々な予圧形態は、それぞれ上記特徴を備えている反面、下記するような欠点を有する。
【０００７】
（１）  定位置予圧形態は、高い剛性を得ることができるものの、温度変化に対する対応性がなく、運転状況によっては予圧量に過不足が生じる。
【０００８】
（２）  定圧予圧形態は、温度変化に対する対応性に優れているが、特に予圧と反対方向の負荷が大きく変動するような場合には、予圧付与用のバネが後退変形して予圧付与機能が大きく減少するおそれがあり、剛性の面で前述の定位置予圧形態に比べて劣る。
【０００９】
（３）  可変予圧形態は、上記両予圧形態の不具合点を解消できるものであるが、予圧を変化させるための制御手段を別途必要とし、装置が大型化するとともに高価なものになる。
【００１０】
したがって、本発明は、基本的には定圧予圧形態をとりながら、高い剛性を発揮できるようにすることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、転がり軸受により支持される回転軸の外周部位に配置されて、前記転がり軸受に対して軸方向から予圧を付与する予圧付与装置において、以下のような構成をとる。
【００１２】
本発明では、ハウジングの内孔に転がり軸受により支持される回転軸の外周部位に配置されて、前記転がり軸受に対して軸方向から予圧を付与する予圧付与装置であって、予圧付与用のピストンと、このピストンが軸方向に変位可能に内嵌されるシリンダ部と、シリンダ部においてピストンの背部に形成されるとともに該ピストン位置に応じて容量が可変する作動油収容空間と、この作動油収容空間へ供給する作動油を貯留する作動油貯留部と、この作動油貯留部と前記作動油収容空間とを連通するオリフィス通路と、前記作動油貯留部の作動油を前記作動油収容空間側へ加圧供給する油圧発生手段と、を含むとともに、前記油圧発生手段は、前記ハウジングの前記内孔において前記転がり軸受に軸方向で接して位置決めを行う位置決めカラーと、前記内孔において前記転がり軸受から軸方向に離れた側に位置する段部との間に設けられている。
【００１３】
なお、前述の作動油収容空間と作動油貯留部とは、前記作動油貯留部から作動油収容空間への作動油流動を許容する一方で前記作動油収容空間から作動油貯留部への作動油流動を阻止する一方向弁手段を介して連通接続することができる。
【００１４】
また、前述の作動油収容空間には、補助予圧バネを設けることができる。
【００１５】
さらに、前述のピストンおよびシリンダ部は、前記回転軸の外周部位に同心状に設けられるよう環状に形成することができる。
【００１６】
さらに、本発明の転がり軸受の予圧付与装置は、転がり軸受により支持される回転軸の外周部位に配置されて、前記転がり軸受に対して軸方向から予圧を付与する予圧付与装置であって、予圧付与用のピストンと、このピストンが軸方向に変位可能に内嵌されるシリンダ部と、シリンダ部においてピストンの背部に形成されるとともに該ピストン位置に応じて容量が可変する作動油収容空間と、この作動油収容空間へ供給する作動油を貯留する作動油貯留部と、この作動油貯留部と前記作動油収容空間とを連通するオリフィス通路と、前記作動油貯留部の作動油を前記作動油収容空間側へ加圧供給する油圧発生手段と、を含むとともに、前記油圧発生手段は、前記作動油貯留部に内嵌された浮動ピストンと、この浮動ピストンを押圧付勢する調圧バネとを含む構成にできる。
【００１７】
【作用】
上記構成では、作動油貯溜部の作動油が油圧発生手段により作動油収容空間側へ加圧供給され、これによりピストンが一定量の予圧を転がり軸受に付与する。
ここで、温度変化に伴う回転軸やそれが支持されるハウジングの伸縮によって転がり軸受の設置部位にクリアランスが発生すると、作動油貯溜部からオリフィス通路を介して微小量の作動油が作動油収容空間に送り込まれるので、ピストンが予圧付与側へ変位して転がり軸受を押圧変位させてクリアランスを吸収するよう付勢する。これとは逆に、温度変化に伴う軸やハウジングの伸縮などによって転がり軸受が予圧付与方向と逆向きに押圧されると、ピストンにかかる圧力により作動油収容空間の作動油がオリフィス通路を介して作動油貯溜部側へ排出されるので、ピストン自体も予圧付与側と反対方向に変位して、転がり軸受の設置部位にクリアランスが無い状態で常に転がり軸受に一定量の予圧が付与される。
【００１８】
このような熱伸縮は緩慢であるため、オリフィス通路ではほとんど抵抗なく作動油が流動でき、ピストンは滑らかに変位しうる。
【００１９】
これとは別に、転がり軸受に予圧付与方向と反対方向に急激に負荷（アキシャル荷重）が作用した場合には、ピストンへの荷重付与によって作動油収容空間の作動油がオリフィス通路を介して作動油貯溜部に急激に排出されようとするものの、このとき、オリフィス通路は急激な作動油流動に対して大きい抵抗をもたらすため、転がり軸受の後退変位が阻止される。つまり、予圧付与方向と反対への急激な負荷に対しては高い剛性を発揮する。
【００２０】
なお、一方向弁手段を有する構成では、作動油貯溜部から作動油収容空間へ作動油を供給してピストンに予圧を付与する作動においては抵抗少なく比較的多量の作動油供給が行われるが、転がり軸受に予圧付与方向と反対方向への急激な負荷が作用したときは、作動油収容空間から作動油貯溜部への作動油の流動を一方向弁手段が阻止する。
【００２１】
また、補助予圧バネを有する構成では、ピストンに対して油圧発生手段による予圧と補助予圧バネによる予圧が常に付与されるようになる。
【００２２】
さらに、ピストンおよびシリンダ部を環状とする構成では、転がり軸受の全周に均一に予圧が付与されるようになる。
【００２３】
さらにまた、油圧発生手段を浮動ピストンと調圧バネとを含む構成とすれば、調圧バネを調節することで簡単に任意の予圧を発生させることができる。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明の詳細を図１ないし図６に示す実施例に基づいて説明する。図１および図２は本発明の実施例１にかかり、図１は、予圧付与装置Ａを備える軸支構造の縦断面図、図２は、予圧付与装置の拡大断面図である。
【００２５】
図中、１はハウジング、２はハウジング１の内孔１ａに回転自在に支持される段付の回転軸、３，４は内孔１ａと回転軸２との間に軸方向に離れて介装される一対のアンギュラ玉軸受などの転がり軸受、５は両転がり軸受３，４の各内輪間で挟持されるよう回転軸２に外嵌装着された位置決めスリーブ、６，７は両転がり軸受３，４の各外輪内側端に当接作用するよう内孔１ａに内嵌装着された位置決めカラー、８は右側の転がり軸受３の内輪外端に当接作用する位置決めカラー、９はこの位置決めカラー７を右側の転がり軸受３側に締め込み押圧するよう回転軸２のネジ部２ａに螺着したナットである。
【００２６】
Ａは予圧付与装置である。この予圧付与装置Ａは、ハウジング１の内孔１ａにおいて段部１ｂと右側の転がり軸受３の位置決めカラー７との間に位置するように介装されており、内孔１ａに内嵌された円筒形のユニットケース１０と、ピストン１１と、複数の油圧発生手段１２と、シリンダ部１３とを備えている。
【００２７】
ユニットケース１０の軸方向一端からほぼ中央までの領域には、回転軸２と同心状に環状のシリンダ部１３が設けられ、また、軸方向他端からほぼ中央までの領域には、円周数箇所に部分的に油圧発生手段１２の作動油貯溜部１４が設けられている。
【００２８】
ピストン１１は、ユニットケース１０に形成された環状のシリンダ部１３に内嵌装着されるリング状のもので、その外周端面が位置決めカラー７の内端に全周に亘って当接するようになっている。つまり、ピストン１１は、位置決めカラー７を介して間接的に右側の転がり軸受３を外方に押圧するよう機能する。
【００２９】
油圧発生手段１２は、ユニットケース１０の円周数箇所に設けられた作動油貯溜部１４に内嵌装着される浮動ピストン１５と、この浮動ピストン１５を押圧して作動油貯溜部１４内に貯溜される作動油を加圧する調圧バネ１６と、作動油貯溜部１４の開口に螺着されて調圧バネ１６の後端を支持するバネ受け部材１７とを備えている。この油圧発生手段１２は、バネ受け部材１７の螺入量を調節することで、発生油圧を調節するようになっている。
【００３０】
シリンダ部１３には、ピストン１１の背部にピストン１１の位置に応じて容量が可変する作動油収容空間１８が形成されており、この作動油収容空間１８は、各油圧発生手段１２の作動油貯溜部１４と一方向弁手段Ｂおよび微細な径のオリフィス通路２０を介して連通接続されている。
【００３１】
一方向弁手段Ｂは、作動油収容空間１８と各作動油貯溜部１４とを連通する大径通路１９と、大径通路１９に収容されかつ作動油貯溜部１４から作動油収容空間１８への比較的多量の作動油流動を許容する一方で作動油収容空間１８から作動油貯溜部１４への作動油流動を阻止するボールなどの弁体２１およびコイルスプリング２２とを備えている。
【００３２】
次に、上記のような構成の予圧付与装置Ａの動作を説明する。すなわち、作動油貯溜部１４の作動油は、油圧発生手段１２により一方向弁手段Ｂを介して抵抗少なく作動油収容空間１８側へ加圧供給され、これによりピストン１１は一定量の予圧を位置決めカラー７を介して右側の転がり軸受３を付与する。この右側の転がり軸受３に対する予圧付与に伴い、回転軸２を通じて左側の転がり軸受４に対して同様に予圧が付与される。
【００３３】
ここで、温度変化に伴うハウジング１や回転軸２の伸縮によって転がり軸受の設置部位にクリアランスが発生すると、作動油貯留部１４から大径通路１９およびオリフィス通路２０を介して微小量の作動油が作動油収容空間１８に送り込まれるので、ピストン１１が予圧付与側へ変位して右側の転がり軸受３を押圧変位させて上記クリアランスを吸収するよう付勢する。
【００３４】
これとは逆に、温度変化に伴うハウジング１や回転軸２の伸縮などによって転がり軸受３が予圧付与方向と反対方向に押圧されると、ピストン１１にかかる圧力により作動油収容空間１８の作動油がオリフィス通路２０を介して作動油貯溜部１４に少しずつ徐々に排出されるので、ピストン１１自体も予圧付与方向と反対方向に後退変位され、転がり軸受３の設置部位にクリアランスが無い状態で常に転がり軸受３に一定量の予圧が付与される。
【００３５】
このような熱伸縮は緩慢であるため、オリフィス通路２０ではほとんど抵抗なく作動油が流動でき、ピストン１１は滑らかに変位できる。
【００３６】
これとは別に、回転軸２に予圧付与方向と反対方向つまり図中左方向への急激な負荷（アキシャル荷重）が作用した場合には、これが転がり軸受３および位置決めカラー７を介してピストン１１に作用し、ピストン１１への荷重付与によって作動油収容空間１８の作動油がオリフィス通路２０を介して作動油貯溜部１４に急激に排出されようとするものの、一方向弁手段Ｂがその作動油流動を阻止する。但し、オリフィス通路２０のみが作動油貯溜部１４と作動油収容空間１８とを連通するが、このとき、オリフィス通路２０は急激な作動油流動に対して大きい抵抗をもたらすため、転がり軸受３および回転軸２の変位が阻止される。つまり、予圧付与方向と反対方向への急激な負荷に対しては高い剛性を発揮する。
【００３７】
図３は、本発明の実施例２にかかり、予圧付与装置を備えた軸支構造の縦断面図である。この軸支構造は、基本的には上記実施例１とほぼ同じであるので、その差異の構造についてのみ説明する。
【００３８】
この実施例では、ピストン１１の背部に形成された作動油収容空間１８の周方向複数箇所に大小二つの補助予圧バネ２３，２３が内装されており、油圧発生手段１２により与えられた予圧とこの補助予圧バネ２３による予圧の合力が転がり軸受３，４に付与されるようになっている。
【００３９】
図４は、本発明の実施例３にかかり、予圧付与装置を備えた軸支構造の縦断面図である。これは、上記実施例２の予圧付与装置Ａをマシニングセンタにおける工具駆動用の回転軸２の軸支構造に適用したものである。
【００４０】
図中、２４は、回転軸２先端に設けられる工具装着用のテーパー孔、２５は、テーパー孔２４への工具（図示省略）の端部に係合される工具脱着用の複数のボール、２６は、回転軸２の中心に軸方向に移動動作可能に挿通されるドローバー、２７は、ドローバー２６を工具係止ロック方向（図中右方向）に付勢する皿バネである。なお、この例では、回転軸２を支持する転がり軸受３，４は、それぞれ２個づつ使用されているとともに、各転がり軸受３，４の外側に配備した位置決めカラー８およびナット９は、ラビリンスによって切粉などの異物の侵入を阻止する非接触型シールに兼用する構造になっている。
【００４１】
この例の場合、工具を外すときに、ドローバー２６を図中の左側へ向けて打ち込むのであるが、この動作により、予圧付与装置Ａに対して予圧付与方向と反対方向に急激な負荷がかけられるようになる。しかし、前述したように、このような負荷に対して、予圧付与装置Ａは高い剛性を発揮するため、予圧の変動がなくなり、工具脱着後でも、適正な予圧を維持することになる。
【００４２】
図５および図６は、本発明の実施例４にかかり、予圧付与装置を備えた軸支構造の縦断面図である。この実施例は、回転軸２の外周にモータ３０が設けられる場合のように、予圧付与装置Ａを上記実施例のように装着できない場合を例に挙げている。
【００４３】
この実施例では、回転軸２の一端がハウジング１に軸受装置Ｃを介して支持されている。この軸受装置Ｃは、一対の転がり軸受３，３と、これら転がり軸受３，３を内嵌支持した軸受ケース３１と、軸受ケース３１の一端にねじ止めしたフランジ３２とを備えている。
【００４４】
そして、ハウジング１において軸受装置Ｃの外周の円周数箇所に、予圧付与装置Ａおよび補助予圧バネ２３が部分的に位置するように設けられている。この予圧付与装置Ａにおいて上記実施例１のものと異なる構成は、主として、回転軸２の外周と同心状の環状でないこと、一方向弁手段Ｂを備えていないことであり、基本構成は上記実施例１と同様である。
【００４５】
動作としては、予圧付与装置Ａのピストン１３が軸受装置Ｃのフランジ３２に対して当接しており、このピストン１３の進退変位に伴いフランジ３２および軸受ケース３１の全体が軸方向に変位されることになり、これにより、転がり軸受３，３の外輪が軸方向に変位され、転がり軸受３，３に対して予圧が変動するようになっている。
【００４６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によると次のような効果をもたらす。
【００４７】
本発明によれば、油圧発生手段による予圧を定常的に付与できるので、温度変化による伸縮を吸収でき、安定した予圧付与を行うことができるなど定圧予圧形態の機能を発揮しながら、予圧付与方向と反対方向の急激な負荷に対してはオリフィス通路の作動油流動抵抗によって対抗できるなど高い剛性を備えて、定圧予圧形態の欠点を解消することができる。
【００４８】
なお、一方向弁手段を有する構成では、予圧付与を確実円滑に行えるとともに、逆向きの負荷に対しては転がり軸受の不当な後退変位を効果的に阻止することができるようになる。
【００４９】
また、補助予圧バネを有する構成では、油圧発生手段と補助予圧バネの協働によって一層安定した予圧付与を行えるようになる。
【００５０】
さらに、ピストンおよびシリンダ部を環状とする構成では、転がり軸受に対して周方向均一な予圧を付与できるようになる。
【００５１】
さらにまた、油圧発生手段を浮動ピストンと調圧バネとを含む構成とすれば、調圧バネを調節することで簡単に任意の予圧を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の予圧付与装置を備える軸支構造の縦断面図。
【図２】実施例１の予圧付与装置の拡大断面図。
【図３】本発明の実施例２の予圧付与装置を備える軸支構造の縦断面図。
【図４】本発明の実施例３の予圧付与装置を備える軸支構造の縦断面図。
【図５】本発明の実施例４の予圧付与装置を備える軸支構造の縦断面図。
【図６】実施例４の油圧発生手段の拡大断面図。
【符号の説明】
２      回転軸
３      転がり軸受
１１      ピストン
１２      油圧発生手段
１３      シリンダ部
１４      作動油貯溜部
１５      浮動ピストン
１６      調圧バネ
１８      作動油収容空間
１９      大径通路
２０      オリフィス通路
２１      一方向弁
２３      補助予圧バネ
【図１】
0003604431.tif 000002
【図２】
0003604431.tif 000003
【図３】
0003604431.tif 000004
【図４】
0003604431.tif 000005
【図５】
0003604431.tif 000006
【図６】
0003604431.tif 000007