(57)【要約】【課題】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。【解決手段】内輪２の軌道面２ａ側の大鍔部を別体の鍔輪６で形成し、この鍔輪６を軸受箱１２の蓋１７の環状突出部１７ａに軸方向へスライド可能に内嵌して、鍔輪６を円錐ころ４の大端面４ａ側へ押圧移動させる複数の圧電素子７を、鍔輪６の端面と対向する蓋１７の内面に固定することにより、締付け力が作用しない鍔輪６を小さな押圧力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。【選択図】図２
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【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押圧移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】
前記押圧移動手段が、通電により押圧変位または押圧力を生じる電気要素を用いて、前記鍔輪を軸方向へ押圧移動させるものである請求項１に記載の円錐ころ軸受。
【請求項３】
前記電気要素を圧電素子とし、この圧電素子を前記軸受箱側に固定して、圧電素子への通電による圧電歪で、前記鍔輪を軸方向へ押圧移動させるようにした請求項２に記載の円錐ころ軸受。
【請求項４】
前記電気要素を電磁石とし、この電磁石を前記軸受箱側に固定して、永久磁石をこの電磁石と対向させて前記鍔輪に固定し、前記電磁石への通電による永久磁石との反発磁力で、前記鍔輪を軸方向へ押圧移動させるようにした請求項２に記載の円錐ころ軸受。
【請求項５】
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４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押圧移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押圧移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押圧力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】
前記押圧移動手段を、通電により押圧変位または押圧力を生じる電気要素を用いて、前記鍔輪を軸方向へ押圧移動させるものとすることにより、コンパクトな設計で予圧を調整することができる。
【００１１】
前記電気要素は圧電素子とすることができ、この圧電素子を前記軸受箱側に固定して、圧電素子への通電による圧電歪で、前記鍔輪を軸方向へ押圧移動させることができる。
【００１２】
前記電気要素は電磁石とすることもでき、この電磁石を前記軸受箱側に固定して、永久磁石をこの電磁石と対向させて前記鍔輪に固定し、前記電磁石への通電による永久磁石との反発磁力で、前記鍔輪を軸方向へ押圧移動させることができる。
【００１３】
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】
【００１４】
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押圧移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押圧力で軸方向へ押圧移動させるようにしたので、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。
【００１５】
前記押圧移動手段を、通電により押圧変位または押圧力を生じる電気要素を用いて、鍔輪を軸方向へ押圧移動させるものとすることにより、コンパクトな設計で予圧を調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
【００１７】
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、各蓋１７、１８に設けられた環状突出部１７ａ、１８ａで正面側を押さえ込まれている。
【００１８】
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が蓋１７の環状突出部１７ａに軸方向へスライド可能に内嵌され、鍔輪６の端面と対向する蓋１７の内面に、通電により押圧変位を生じる電気要素としての圧電素子７が固定されている。圧電素子７は円周方向の数箇所に等配され、可変電圧電源８から電圧を印加されて通電され、印加電圧に応じた圧電歪によって、鍔輪６を円錐ころ４の大端面４ａ側へ押圧移動させ、軸受の予圧を調整するようになっている。
【００１９】
なお、前記鍔輪６と外輪３の背面側を位置決め固定する外輪間座２６とには、それぞれ軸受箱１２の給油路２０に連通する吐油孔６ａ、２６ａが設けられており、エアオイルはこれらの各吐油孔６ａ、２６ａ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】
拡大図示は省略するが、前記図１右側の円錐ころ軸受１も同様の構成とされ、蓋１８の環状突出部１８ａに軸方向へスライド可能に内嵌された別体の鍔輪６が、蓋１８の内面に固定された複数の圧電素子７によって、円錐ころ４の大端面４ａ側へ押圧移動され、軸受の予圧が調整されるようになっている。
【００２１】
図３は、図２の変形例を示す。この変形例では、前記蓋１７の内面に、通電により押圧力を生じる電気要素としての電磁石９が固定され、これと対向する鍔輪６の端面に永久磁石１０が固定されている。電磁石９と永久磁石１０は円周方向の数箇所に等配され、可変電圧電源８から電磁石９に通電することにより、永久磁石１０との反発磁力で鍔輪６を円錐ころ４の大端面４ａ側へ押圧移動させ、軸受の予圧を調整するようになっている。その他の部分は、実施形態のものと同じである。
【００２２】
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。
【００２３】
また、上述した実施形態と変形例では、圧電素子や電磁石の電気要素で別体の鍔輪を押圧移動させるようにしたが、油圧シリンダ等の他の手段で鍔輪を押圧移動させることもできる。
【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】図２の変形例を示す縦断面図
【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
６ａ  吐油孔
７  圧電素子
８  可変電圧電源
９  電磁石
１０  永久磁石
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
１７ａ、１８ａ  環状突出部
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  外輪間座
２６ａ  吐油孔
【図１】
2007177850.tif 000003
【図２】
2007177850.tif 000004
【図３】
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