特許 7561532 工作機械の主軸装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-26

(45)【発行日】2024-10-04

(54)【発明の名称】工作機械の主軸装置

(51)【国際特許分類】

   B23B 19/02 20060101AFI20240927BHJP

   F16C 25/08 20060101ALI20240927BHJP

   F16C 35/12 20060101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

B23B19/02 B

F16C25/08 Z

F16C35/12

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2020120809

(22)【出願日】2020-07-14

(65)【公開番号】P2022017942

(43)【公開日】2022-01-26

【審査請求日】2023-04-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000149066

【氏名又は名称】オークマ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100078721

【弁理士】

【氏名又は名称】石田 喜樹

(74)【代理人】

【識別番号】100121142

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 恭一

(72)【発明者】

【氏名】加藤 英登

【審査官】荻野 豪治

(56)【参考文献】

【文献】特開平９－１９８０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第６１３５６４１（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開平１１－１７９６０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－１１６１１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２７１９９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２９２６２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１７０６５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１５－５２６６７０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｂ １９／００ － １９／０２

Ｂ２３Ｂ ２３／００ － ２３／０４

Ｆ１６Ｃ ２１／００ － ２７／０８

Ｆ１６Ｃ ３５／１２

Ｂ２３Ｑ １／００ － ９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハウジング内に１又は複数のアンギュラ軸受を介して主軸が保持されると共に、前記主軸の軸方向で前記アンギュラ軸受の内輪と前記主軸との間、及び／又は、前記複数のアンギュラ軸受の内輪の間に間座が配置され、前記主軸に設けられる押え部材によって前記アンギュラ軸受の内輪が前記間座を介して軸方向に押圧されて予圧が付与される工作機械の主軸装置であって、
前記間座の材料における前記主軸の軸方向と径方向との歪みの比率であるポアソン比が、前記主軸の材料における前記主軸の軸方向と径方向との歪みの比率であるポアソン比より小さいことを特徴とする工作機械の主軸装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、工作機械に設けられる主軸装置の改良に関する。

【背景技術】

【0002】

工作機械の主軸装置において、主軸を高速回転させるためには軸受の正確な予圧管理が必要となる。例えばアンギュラ軸受を使う主軸装置の場合、ラジアル方向に適切なしめしろを設けて主軸に組込み、ナットを締め込んで軸受のアキシアル隙間を詰めて組込予圧を与え、主軸回転時の遠心力による軸受内輪及び間座幅の収縮で隙間が生じない程度に押えて保持することが必要である。ただしナットで押え過ぎると組込予圧が大きくなり、高速回転で長時間運転した際に軸受の昇温で予圧が過大となる可能性があるので、押え量が適正となるよう管理する必要がある。
例えば特許文献１には、適正な予圧を保つために、内輪の端面に対称形のテーパを有する組み合わせ軸受と、内輪のテーパに当接するテーパを両端に有する間座と、内輪と間座のテーパ同士を密着させるバネとを設けた主軸装置が開示されている。この主軸装置では、内輪と間座とに遠心力が作用して膨張した際、間座と内輪との重量及びヤング率の違いによって生じる遠心力によるラジアル方向の膨張量の差で軸方向に力を発生させ、内輪を軸方向に移動させて面圧を低下させるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】実開平２－１０２０１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の工作機械の主軸装置において、軸受内輪は主軸とのしめしろにより、回転時も摩擦力である程度固定されるため幅の収縮量は比較的小さいが、間座は主軸に対し隙間があるため収縮は大きくなる。軸受と間座との間に隙間が生じると予圧抜け状態となり、主軸振れ増大・ガタつきによる加工精度悪化や、軸受転走面へのダメージから焼付きに至る懸念がある。また十分な押えを確保するためには、ナットを大きなトルクで締めることが必要であり、長大工具による組付やトルク管理などで組立が困難となる。
特許文献１の主軸装置の場合、予圧の調整は可能となるが、内輪及び間座にテーパを形成したりバネを設けたりする必要があるため、コスト高となってしまう。

【0005】

そこで、本発明は、コスト高とならない容易な方法で間座の収縮を抑制し、主軸回転時に軸受と間座との間に隙間が生じることを防止できる工作機械の主軸装置を提供することを目的としたものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明は、ハウジング内に１又は複数のアンギュラ軸受を介して主軸が保持されると共に、前記主軸の軸方向で前記アンギュラ軸受の内輪と前記主軸との間、及び／又は、前記複数のアンギュラ軸受の内輪の間に間座が配置され、前記主軸に設けられる押え部材によって前記アンギュラ軸受の内輪が前記間座を介して軸方向に押圧されて予圧が付与される工作機械の主軸装置であって、
前記間座の材料における前記主軸の軸方向と径方向との歪みの比率であるポアソン比が、前記主軸の材料における前記主軸の軸方向と径方向との歪みの比率であるポアソン比より小さいことを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、間座の材料のポアソン比を主軸の材料のポアソン比より小さくすることにより、主軸回転時の主軸に対する間座の収縮量が小さくなる。よって、コスト高とならない容易な方法で軸受と間座との間に隙間が生じることを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】工作機械の主軸装置の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、工作機械の主軸装置の一例を示す。この主軸装置１では、ハウジング２内に主軸３が、軸方向に２列配置される軸受（アンギュラ軸受）４，４によって回転可能に保持されている。主軸３の軸方向で軸受４，４の前後及び軸受４，４の間には、内輪４ａに当接する間座５，５，５が設けられている。軸受４，４及び間座５，５，５は、主軸３に軸方向の後方（図１の右側）からねじ込まれるナット６によって押え込まれて予圧が付与されている。
ここでは、各間座５の材料のポアソン比が、主軸３の材料のポアソン比より小さくなっている。ここでいうポアソン比は、主軸３の軸方向と径方向との歪みの比率である。

【0010】

この主軸装置１では、主軸３の材料より各間座５の材料のポアソン比を小さくすることで、主軸３が回転した際の各間座５の収縮を抑制することができる。よって、コスト高とならない容易な方法で軸受４と間座５との間に隙間が生じることを防止できる。

【0011】

なお、押え部材は、ナットに限らず、焼嵌めリングなどを使用してもよい。
アンギュラ軸受は、２列に限らず、３列以上であってもよい。また、軸受はアンギュラ軸受に限らず、他の軸受も採用できる。種類の異なる軸受を併用してもよい。
間座は、主軸の軸方向で軸受と主軸との間、軸受間、軸受と押え部材との間の全てに配置される必要はなく、それらのうちの何れかに配置してもよい。

【符号の説明】

【0012】

１・・主軸装置、２・・ハウジング、３・・主軸、４・・軸受、４ａ・・内輪、５・・間座、６・・ナット。

【図1】