(57)【要約】【課題】軸受剛性を低下させることなく、小さな力で低速回転時と高速回転時とに予圧を適正に調整できるようにすることである。【解決手段】内輪２の軌道面２ａ側の大鍔部を軸方向へ進退可能な別体の鍔輪６で形成し、この鍔輪６を円錐ころ４の大端面４ａ側の軸方向へ押圧する直線駆動手段としての油圧シリンダ３１を軸受内部に形成して、油圧発生装置２９から油圧シリンダ３１への油圧の入切によって鍔輪６を軸方向の前進位置と後退位置とで位置決めすることにより、低速回転時は油圧シリンダ３１への油圧を入にして、締付け力が作用しない鍔輪６を前進位置に位置決めし、高速回転時は油圧シリンダ３１への油圧を切にして、鍔輪６を後退位置に位置決めし、軸受剛性を低下させることなく、小さな力で低速回転時と高速回転時とに予圧を適正に調整できるようにした。【選択図】図２
2007177855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に取り付けられる内輪の軌道面と、軸受箱に固定される外輪の軌道面との間に複数の円錐ころを配列し、これらの円錐ころの大端面側への軸方向移動を規制する大鍔部を前記内輪の軌道面側に設けた円錐ころ軸受において、前記大鍔部を別体の鍔輪で形成し、この鍔輪を前記円錐ころの大端面側の軸方向へ押圧移動させる直線駆動手段を設けたことを特徴とする円錐ころ軸受。
【請求項２】
前記直線駆動手段を、流体圧で前記鍔輪を軸方向へ押圧移動させる流体圧シリンダとした請求項１に記載の円錐ころ軸受。
【請求項３】
前記流体圧シリンダを軸受内部に形成した請求項２に記載の円錐ころ軸受。
【請求項４】
前記円錐ころ軸受が、工作機械の主軸を支持するものである請求項１乃至３のいずれかに記載の円錐ころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円錐ころ軸受に関し、特に、工作機械の主軸の支持に好適な円錐ころ軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械では、加工精度や加工面の品位の向上と加工能率の向上のために、主軸の高剛性化と高速回転化が進んでおり、主軸を支持する転がり軸受には、ラジアル荷重とアキシアル荷重を高い剛性で支持できる円錐ころ軸受が多く用いられるようになっている。工作機械の主軸を支持する円錐ころ軸受は、内輪が回転する主軸に取り付けられ、外輪が軸受箱に固定されるが、主軸が高速回転すると、内輪の温度上昇が外輪よりも大きくなり、その熱膨張量の差によって軸受隙間が減少する。このため、工作機械の運転中に軸受の予圧が過大となって、発熱や焼付き等の不具合が生じることがある。
【０００３】
工作機械の運転中における円錐ころ軸受の過大予圧を抑制する手段としては、ばね等によって外輪を軸方向へ押圧する定圧予圧方法や、高速回転時に適正予圧となるように、組立て時に軸受隙間を調整する定位置予圧方法がある。また、外輪を軸方向へ押圧移動させる油圧シリンダ装置を設けて、運転中に予圧を調整するようにしたものもある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】実開平５−３２８２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したばね等で外輪を軸方向へ押圧する定圧予圧方法は、軸受剛性が低下するので、工作機械の加工精度や加工面の品位が低下する問題がある。また、高速回転時に適正予圧となるように軸受隙間を調整する定位置予圧方法は、低速回転時に軸受隙間が大きくなって軸受剛性が低下し、やはり加工精度や加工面の品位が低下する。
【０００６】
一方、特許文献１に記載された油圧シリンダ装置で外輪を軸方向へ押圧移動させて、運転中に予圧を調整する方法は、工作機械の運転中には外輪も熱膨張するので、軸受箱による外輪の締付け力が大きくなり、スムーズに外輪を軸方向へ移動させるのが難しい問題がある。また、運転中の外輪にはラジアル荷重やアキシアル荷重等の軸受荷重も負荷されるので、外輪を軸方向へ移動させるためには大きな出力の油圧シリンダ装置を必要とする。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、低速回転から高速回転まで軸受剛性を低下させることなく、小さな力で運転中に予圧を調整できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明は、回転軸に取り付けられる内輪の軌道面と、軸受箱に固定される外輪の軌道面との間に複数の円錐ころを配列し、これらの円錐ころの大端面側への軸方向移動を規制する大鍔部を前記内輪の軌道面側に設けた円錐ころ軸受において、前記大鍔部を別体の鍔輪で形成し、この鍔輪を前記円錐ころの大端面側の軸方向へ押圧移動させる直線駆動手段を設けた構成を採用した。
【０００９】
すなわち、内輪の軌道面側の大鍔部を別体の鍔輪で形成し、この鍔輪を円錐ころの大端面側の軸方向へ押圧移動させる直線駆動手段を設けることにより、締付け力が作用しない鍔輪を小さな出力の直線駆動手段で軸方向へ押圧移動させて、低速回転から高速回転まで軸受剛性を低下させることなく、小さな力で運転中に予圧を調整できるようにした。
【００１０】
前記直線駆動手段は、流体圧で前記鍔輪を軸方向へ押圧移動させる流体圧シリンダとすることができる。
【００１１】
前記流体圧シリンダを軸受内部に形成することにより、直線駆動手段としての流体圧シリンダをコンパクトに設計することができる。
【００１２】
上述した各円錐ころ軸受は、工作機械の主軸を支持するものに好適である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の円錐ころ軸受は、内輪の軌道面側の大鍔部を別体の鍔輪で形成し、この鍔輪を円錐ころの大端面側の軸方向へ押圧移動させる直線駆動手段を設けたので、締付け力が作用しない鍔輪を小さな出力の直線駆動手段で軸方向へ押圧移動させて、低速回転から高速回転まで軸受剛性を低下させることなく、小さな力で運転中に予圧を調整することができる。
【００１４】
前記直線駆動手段を、流体圧で前記鍔輪を軸方向へ押圧移動させる流体圧シリンダとし、この流体圧シリンダを軸受内部に形成することにより、直線駆動手段としての流体圧シリンダをコンパクトに設計することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明に係る円錐ころ軸受１で支持された工作機械の主軸１１を示す。この主軸１１は、軸受箱１２に背面側を対向させて配設された一対の円錐ころ軸受１で支持されている。軸受箱１２は外筒１３に内嵌され、外筒１３に設けられた冷却用給油路１４から冷却溝１５を通って排油路１６へ循環する冷却油によって外部冷却される。また、軸受箱１２は両側を蓋１７、１８で密閉され、内部がエアオイル潤滑されるようになっており、各蓋１７、１８に設けられた給油孔１９から、軸受箱１２に設けられた給油路２０を通して、各円錐ころ軸受１の正面側と背面側とにエアオイルが供給され、使用済のエアオイルは、軸受箱１２に設けられた排油路２１を通して、各蓋１７、１８に設けられた排油孔２２から外部に排出される。
【００１６】
前記一対の円錐ころ軸受１の各内輪２は、内輪間座２３で背面側の間隔を開けて主軸１１に取り付けられ、図１左側の内輪２は主軸１１の段差部１１ａに軸方向を固定され、図１右側の内輪２は内輪間座２４で位置決めされて、ナット２５で締付け固定されている。また、各外輪３は外輪間座２６を介して軸受箱１２の段差部１２ａに背面側を位置決め固定され、正面側は２つの外輪間座２７、２８を介して各蓋１７、１８で押さえ込まれている。
【００１７】
図２は、前記図１左側の円錐ころ軸受１を拡大して示す。この円錐ころ軸受１は、内輪２の軌道面２ａと外輪３の軌道面３ａとの間に、複数の円錐ころ４を保持器５に保持して配列したものであり、内輪２の軌道面２ａの正面側に、大鍔部を形成する別体の鍔輪６が、外輪間座２７の内径面と外輪間座２８の環状突出部の外径面との間に、円錐ころ４の大端面４ａ側の軸方向へ進退可能に嵌合され、外輪間座２８に外部の油圧発生装置２９からの油圧経路２９ａが設けられている。
【００１８】
前記鍔輪６と外輪間座２７の内径面および外輪間座２８の環状突出部の外径面との間はオイルシール３０でシールされ、鍔輪６の外側端面と外輪間座２８の内側端面との間で、直線駆動手段としての油圧シリンダ３１が軸受内部に形成されている。鍔輪６は油圧発生装置２９から油圧経路２９ａを介して油圧シリンダ３１に供給される油圧で、円錐ころ４の大端面４ａ側の軸方向へ押圧されるようになっており、外輪間座２７の内径面に設けられた段差部２７ａで前進位置を位置決めされ、外輪間座２８の内側端面で後退位置を位置決めされる。図示は省略するが、図１右側の円錐ころ軸受１も同様の構成とされ、軸方向へ進退可能とされた別体の鍔輪６が、油圧発生装置２９からの油圧で軸方向へ押圧され、その前進位置と後退位置を位置決めされるようになっている。
【００１９】
なお、前記外輪３の背面側の外輪間座２６と正面側の外輪間座２８には、それぞれ軸受箱１２の給油路２０に連通する吐油孔２６ａ、２８ａが設けられており、エアオイルはこれらの各２６ａ、２８ａから円錐ころ軸受１の正面側と背面側とに吐出される。
【００２０】
図３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ前記鍔輪６を前進位置と後退位置に位置決めした状態を示す。図３（ａ）は、内輪２と外輪３の熱膨張量の差が小さく、軸受隙間が大きくなる低速回転時に、前記油圧発生装置２９を作動して油圧シリンダ３１への油圧を入にした状態であり、鍔輪６が油圧シリンダ３１で軸方向へ押圧されて、外輪間座２７の段差部２７ａで前進位置に位置決めされている。また、図３（ｂ）は、内輪２と外輪３の熱膨張量の差が大きく、軸受隙間が小さくなる高速回転時に、油圧発生装置２９を止めて油圧シリンダ３１への油圧を切にした状態であり、鍔輪６が円錐ころ４の大端面４ａで押し戻されて、外輪間座２８の内側端面で後退位置に位置決めされている。後述する軸受の予圧を適正に調整するために、鍔輪６の前進位置と後退位置間の進退移動量はδに設定されている。
【００２１】
図４は、前記油圧発生装置２９から油圧シリンダ３１への油圧の入切と、軸受の回転数ｎの増加に伴う軸受の予圧Ｐの変化を模式的に示す。まず、軸受の回転開始時に油圧シリンダ３１への油圧が入とされ、鍔輪６が前進位置に位置決めされて、予圧ＰがＰ１となり、回転数ｎがｎ１までの低速回転時には、内外輪の熱膨張量差の増大に伴って、予圧ＰがＰ１からＰ２まで上昇する。つぎに、回転数ｎがｎ１まで増速されたときに油圧シリンダ３１への油圧が切とされ、鍔輪６が円錐ころ４の大端面４ａで後退位置に押し戻されて、予圧ＰがＰ２からＰ３まで低下する。さらに回転数ｎが増速されると、内外輪の熱膨張量差の増大に伴って、予圧Ｐは再び上昇し、回転数ｎが最高回転数ｎ２に達すると、予圧ＰはＰ４まで上昇する。これらの回転数ｎの増加に伴って変化する予圧Ｐ１〜Ｐ４は、前記鍔輪６の進退移動量δの設定により、過大にも過小にもならない適正な範囲に調整されている。
【００２２】
上述した実施形態では、別体の鍔輪を軸方向へ押圧移動させる直線駆動手段を、軸受内に形成した油圧シリンダとしたが、この油圧シリンダは空気圧シリンダとしてもよく、これらの流体圧シリンダを軸受の外部に設けることもできる。また、直線駆動手段は流体圧シリンダに限定されることはなく、例えば、リニヤモータ等の電動アクチュエータとすることもできる。
【００２３】
また、上述した実施形態では、円錐ころ軸受を工作機械の主軸を支持するものとしたが、本発明に係る円錐ころ軸受は、高速回転で予圧が変化する他の回転軸を支持するものに適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る円錐ころ軸受で支持した工作機械の主軸を示す縦断面図
【図２】図１の左側の円錐ころ軸受の部分を拡大して示す縦断面図
【図３】ａ、ｂは、それぞれ図２の鍔輪を前進位置と後退位置に位置決めした状態を示す断面図
【図４】図２の油圧発生装置から油圧シリンダへの油圧の入切と軸受の回転数ｎの増加に伴う軸受の予圧Ｐの変化を模式的に示すグラフ
【符号の説明】
【００２５】
１  円錐ころ軸受
２  内輪
２ａ  軌道面
３  外輪
３ａ  軌道面
４  円錐ころ
４ａ  大端面
５  保持器
６  鍔輪
１１  主軸
１１ａ  段差部
１２  軸受箱
１２ａ  段差部
１３  外筒
１４  給油路
１５  冷却溝
１６  排油路
１７、１８  蓋
１９  給油孔
２０  給油路
２１  排油路
２２  排油孔
２３、２４  内輪間座
２５  ナット
２６、２７、２８  外輪間座
２６ａ、２８ａ  吐油孔
２７ａ  段差部
２９  油圧発生装置
２９ａ  油圧経路
３０  オイルシール
３１  油圧シリンダ
【図１】
2007177855.tif 000003
【図２】
2007177855.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007177855.tif 000006