(57)【要約】【課題】  工作機械の主軸において、主軸の大きさに関わらず、主軸の回転方向のアンバランスが大きくても、主軸を削ることなくバランス修正することのできる工作機械の主軸を提供する。【解決手段】  工具を回転駆動させるために備えられた工作機械の主軸１３に、その軸方向両端部、及び略中央部に、回転バランスを修正するための第一バランサ１８，第三バランサ２０、及び第二バランサ１９を固着すると共に、各バランサ１８，１９，２０を樹脂とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具又はワークを回転駆動させるために備えられた工作機械の主軸において、
回転バランスを修正するためのバランサが固着されていることを特徴とする工作機械の主軸。
【請求項２】
前記バランサは、
前記主軸の軸方向両端部、及び略中央部に固着されていることを特徴とする請求項１に記載の工作機械の主軸。
【請求項３】
前記バランサは、
樹脂からなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の工作機械の主軸。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具やワークを回転駆動させるために備えられた工作機械の主軸に関するもので、特に、回転バランスの修正を容易に行うことのできる工作機械の主軸に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、工作機械では、工具やワークを回転駆動するための主軸が備えられており、この主軸は、製造上の寸法誤差などにより、回転方向のバランスがアンバランスとなっているので、バランス修正を行った後に、工作機械に組み付けることが一般に行われている。このバランスを修正する方法としては、直接主軸を削ることで、バランス修正するものや、所定の重りを取り付けることでバランス修正するものが知られている。
【０００３】
或いは、図２に示すような、主軸１００の端部に、周方向に所定間隔で、且つ、主軸１００の軸方向に向けて複数の雌ネジ孔１０１を形成し、その雌ネジ孔１０１に雄ネジからなる修正用ネジ１０２を螺合した構成として、所定の修正用ネジ１０２を削って重量を変更させることで、バランスを修正するものも知られている。
【０００４】
上記の背景技術は、一般的な事項であり、本願出願人は、出願時において、この背景技術を特定する記載がなされた文献を特に知見していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、直接主軸を削ってバランス修正するものの場合、主軸が削られるので、主軸の剛性が低下したり、表面の機能部が削られることで不具合が発生したりする恐れがあった。そのため、主軸を削る量には限界があり、アンバランスの度合いが大きいと、バランスを修正しきれない問題があった。
【０００６】
また、修正用ネジを備えるものや、重りを取り付けるものの場合、主軸の軸方向端部に修正用ネジを螺合可能なスペースや、重りを取り付けるためのスペースを必要とするため、主軸の直径の寸法が小さくなる等すると、そのスペースを確保することが困難となり、修正用ネジ等を備えられず、バランス修正が困難となる問題があった。
【０００７】
また、バランス修正の際に、一旦、修正用ネジを雌ネジ孔から外して削った上で、再度、雌ネジ孔に螺合させているので、主軸の雌ネジ孔に修正用ネジを螺合させることで主軸が微妙に変形して、最適な状態にバランス修正できない恐れがあった。
【０００８】
更に、修正用ネジを備えるものの場合、主軸の軸方向両端部にしか備えるためのスペースが確保できないことが多いため、主軸の軸方向中央部がアンバランスだと、そのバランスを完全に修正することができなかった。
【０００９】
ところで、主軸の軸方向端部に修正用ネジを備えるスペースが確保できない場合、主軸の外周面に雌ネジ孔を形成して修正用ネジを備えるようにすることが考えられるが、この場合、修正用ネジの軸方向が主軸の軸方向に対して直角方向となるため、振動などにより修正用ネジが緩むと、主軸の回転による遠心力により修正用ネジが外れる恐れがあり、それにより、主軸がアンバランスとなって不具合が発生する恐れがあった。
【００１０】
そこで、本発明は、上記の実状を鑑みてなされたものであり、工作機械の主軸において、主軸の大きさに関わらず、主軸の回転方向のアンバランスが大きくても、主軸を削ることなくバランス修正することのできる工作機械の主軸の提供を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明に係る工作機械の主軸は、「工具又はワークを回転駆動させるために備えられた工作機械の主軸において、回転バランスを修正するためのバランサが固着されている」構成とするものである。
【００１２】
ここで、「バランサ」としては、特に限定するものではないが、主軸とは別部材のものであれば良く、金属、樹脂、或いは、金属と樹脂の混合物、等からなるものを例示することができる。なお、バランサは、周方向に連続したもの（環状）、周方向に所定間隔で分割されたもの、周方向の所定位置のみとしたもの、等とすることができる。また、「固着」とは、接着剤による固定、粘着剤による固定、金属蝋による固定、焼き嵌めのような収縮による固定、バランサの自硬による固定、主軸をバランサの成形型内にセットしバランサの成形による固定、等を言う。
【００１３】
また、「主軸」とは、単一の部品のみで構成されるものに限らず、主軸本体に固定されたスリーブ等、主軸本体と一体回転するように複数の部品で構成されたものでも良い。
【００１４】
本発明によると、工作機械の主軸に、バランサが固着されているので、主軸のバランス修正をする際に、そのバランサを削ることでバランスを修正することができるので、従来のように主軸を削る必要がなく、バランス修正により主軸の剛性の低下や不具合等が発生するのを防止することができる。
【００１５】
また、バランサを主軸に固着するようにしているので、バランサを主軸のどこにでも備えさせることが可能となり、スペースの関係で従来の修正用ネジ等が備えられないような主軸でも、バランサを備えることができ、バランス修正することができるようになると共に、バランサの固着位置を自由に設定できるので、主軸の設計自由度を向上させることができる。
【００１６】
更に、修正用ネジを用いることなくバランス修正することができるので、従来のように、修正用ネジの螺合による主軸の変形を回避することができるので、より最適な状態にバランス修正することができる。
【００１７】
本発明に係る工作機械の主軸は、上記の構成に加えて、「前記バランサは、前記主軸の軸方向両端部、及び略中央部に固着されている」構成とすることもできる。
【００１８】
本発明によると、バランサが、主軸の軸方向両端部と、略中央部に固着されているので、従来のように、両端部だけでなく、中央部もバランス修正することが可能となり、これにより、主軸全体のバランスが改善され、よりバランスの取れた最適な主軸とすることができる。
【００１９】
本発明に係る工作機械の主軸は、上記の構成に加えて、「前記バランサは、樹脂からなる」構成とするものである。ここで、「樹脂」としては、特に限定するものではないが、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、等とすることができ、特に、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、等を例示することができる。なお、樹脂に、鉄粉、鉛粉等の金属粉を添加して用いても良い。
【００２０】
本発明によると、バランサを樹脂としているので、削り易く、容易にバランス修正の作業を行うことができると共に、削り過ぎた場合でも、容易に盛り付けて補修することができるので、より作業性を向上させることができる。
【００２１】
また、バランサを樹脂としているので、バランサの形成にかかる手間を簡単なものとすることができると共に、鉄粉や鉛粉等を添加することで、容易にバランサの重量を変更することができるので、アンバランスの大きさに合わせた重量のバランサを容易に形成することができる。
【発明の効果】
【００２２】
上述の通り、本発明によると、工作機械の主軸において、主軸の大きさに関わらず、主軸の回転方向のアンバランスが大きくても、主軸を削ることなくバランス修正することのできる工作機械の主軸を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に、本発明に係る最良の実施形態である工作機械の主軸について、図１を基に詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態である工作機械の主軸をビルトインモータに適用した例を示す断面側面図である。
【００２４】
図１に示すように、このビルトインモータ１０は、図示しない工作機械の主軸台や砥石台等に一体的に内蔵されるタイプのモータであり、先端に工具を固定するための工具ホルダー１１を装着するホルダー装着部１２を有した主軸１３と、主軸１３を回転可能に支承する軸受１４と、主軸１３を回転駆動させる回転駆動手段１５と、主軸１３と共に軸受１４及び回転駆動手段１５を内包するハウジング１６とを備えている。
【００２５】
また、ビルトインモータ１０には、図示は省略するが、主軸１３の内部に備えられ、主軸１３のホルダー装着部１２に装着された工具ホルダー１１をクランプしたりアンクランプしたりするクランプ機構と、主軸１３のホルダー装着部１２とは反対側に配置され、クランプ機構を駆動させるためのクランプ機構駆動手段１７とを更に備えている。
【００２６】
このビルトインモータ１０は、その軸方向略中央から先端側の位置において、主軸１３が複数の軸受１４により、軸受保持部材２１を介してハウジング１６に回転可能に支承されていると共に、略中央から後端側の位置において、主軸１３の外周面とハウジング１６の内周面との間に形成された空間に回転駆動手段１５が配置され、その後端部においても、主軸１３が軸受１４により回転可能に支承されている。
【００２７】
主軸１３は、図示するように、先端から後端に向かうに従って、その直径が段階的に縮小する段付軸とされており、ホルダー装着部１２が形成された先端部（図中左側端部）の工具ホルダー１１と干渉しない位置に配置された第一バランサ１８と、主軸１３の略中央部に配置された第二バランサ１９と、主軸１３の後端部近傍に配置された第三バランサ２０とを備えている。
【００２８】
これら第一バランサ１８、第二バランサ１９、及び第三バランサ２０は、本例では、鉄粉や鉛粉等の金属粉が添加されたエポキシ樹脂とされており、予め環状に成形したものを接着剤により主軸１３に固着されている。なお、これらバランサ１８，１９，２０を主軸１３に直接盛り付けて固着したり、主軸１３をバランサの成形型内にセットしバランサの成形により固着させたりしても良い。
【００２９】
回転駆動手段１５は、スリーブ２２を介して主軸１３に固定されるモータロータ２３と、モータロータ２３外周側に配置されハウジング１６の内面に固定されるステータ２４とから構成されている。このモータロータ２３は、金属板を軸方向に複数積層した形態のかご型回転子とされていると共に、ステータ２４は、固定鉄心に被覆電線を巻回したコイルとされており、このステータ２４のコイルに通電することで、モータロータ２３と共に主軸１３が回転駆動するようになっている。
【００３０】
ハウジング１６は、主軸１３、軸受、及び回転駆動手段１５等を収容可能な筒状の内面空間を有し、その軸方向両端の開口を閉鎖する蓋部材２５を備えており、先端側において、その蓋部材２５を貫通するように主軸１３が外部へ延び出している。また、ハウジング１６は、主軸１３の第二バランサ１９と対向する位置の外面に、所定の大きさで内面空間と連通する開口部２６が設けられている。
【００３１】
なお、図中符号２７は、軸受１４を位置決めするためのスリーブである。また、本例では、軸受１４を転がり軸受としているが、流体軸受としても良い。また、図示は省略するが、ビルトインモータ１０内には、軸受１４に潤滑液を供給するための供給路が設けられている。
【００３２】
次に、本実施形態のビルトインモータ１０における主軸１３のバランス修正について詳細に説明する。このビルトインモータ１０では、主軸１３を組み付ける前に、主軸１３単体で回転方向のバランス修正を行うものであり、そのバランス修正は、公知のバランス修正装置を用いることで行うことができる。
【００３３】
本例の主軸１３には、予め第一バランサ１８、第二バランサ１９、及び第三バランサ２０が備えられており、主軸１３をバランス修正装置にセットした上で回転させることで、アンバランスとなっている箇所が判別され、そのアンバランスな箇所に近いバランサの所定位置を削ることでバランス修正される。そのバランス修正の一例として、図２に示すような状態でバランサの一部を削除するようにしてバランス修正することができる。なお、図２は、バランサとして第一バランサ１８を例に示してある。
【００３４】
なお、バランス修正する際に、バランサを削り過ぎた場合、その箇所にバランサと同じ材質の樹脂を盛り付け、樹脂が硬化した後に、再度バランサを削ることでバランス修正をやり直して、主軸１３のバランスを取る。
【００３５】
また、主軸１３のアンバランスが大きすぎて、当初の各バランサ１８，１９，２０では、バランス修正しきれない場合、それらバランサ１８，１９，２０を更に重い金属粉の入った樹脂によるバランサと置き換えたり、盛り付けたりすることで、アンバランスに対応させる。
【００３６】
そして、バランス修正された主軸１３をビルトインモータ１０に組み付けこととなるが、このビルトインモータ１０では、主軸１３にモータロータ２３を焼き嵌めしているので、それにより、主軸１３が変形しアンバランスとなる恐れがある。特に、モータロータ２３を固定する主軸１３の中央部付近でアンバランスが発生し易くなる。そこで、本例では、主軸１３をビルトインモータ１０に組み付けた後で、主軸１３がアンバランスとなった場合、ハウジング１６の開口部２６を介して、第二バランサ１９を削ることが可能となっているので、その第二バランサ１９を削ってバランス修正する。この場合、削り屑を回収しながら第二バランサ１９を削ると、削り屑がハウジング１６内部に残ることなく除去される。
【００３７】
このように、本実施形態によると、主軸１３のバランス修正をする際に、各バランサ１８，１９，２０を削ることでバランスを修正することができるので、従来のように主軸を削る必要がなく、バランス修正により主軸１３の剛性の低下や不具合が発生するのを防止することができる。
【００３８】
また、各バランサ１９，１８，２０が、主軸１３の軸方向両端部と、略中央部に固着されているので、従来のように、両端部だけでなく、中央部もバランス修正することが可能となり、これにより、主軸１３全体のバランスが改善され、よりバランスの取れた最適な主軸１３とすることができる。
【００３９】
更に、各バランサ１８，１９，２０を樹脂としているので、削り易く、容易にバランス修正の作業を行うことができると共に、削り過ぎた場合でも、容易に盛り付けて補修することができるので、より作業性を向上させることができる。
【００４０】
また、各バランサ１８，１９，２０を樹脂としているので、バランサの形成にかかる手間を簡単なものとすることができると共に、鉄粉や鉛粉等を添加することで、容易にバランサの重量を変更することができるので、アンバランスの大きさに合わせた重量のバランサを容易に形成することができる。
【００４１】
以上、本発明を実施するための最良の実施の形態を挙げて説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。
【００４２】
すなわち、本実施形態では、主軸１３のバランサ１８，１９，２０として樹脂で形成されたものを示したが、これに限定するものではなく、金属製のバランサとすることもできる。これにより、樹脂製のものと比較して重量を重くすることができるので、アンバランスの大きなものに用いるのに好適である。なお、主軸に金属製のバランサを固着する方法としては、接着剤を用いても良いし、ハンダ付けや銀蝋付けなどの蝋付けを用いても良い。
【００４３】
また、本実施形態では、工作機械の主軸として、工具を固定するビルトインモータ１０の主軸１３に適用したものを示したが、これに限定するものではなく、例えば、外付けモータの主軸、工具を固定しベルトなど伝達手段を介して駆動される主軸（工具軸）、ワークを回転させるための主軸、等に適用しても良く、上記と同様の作用効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態である工作機械の主軸を、ビルトインモータに適用した例を示す断面側面図である。
【図２】図１に示す工作機械の主軸において、バランス修正した状態のバランサを拡大して示す斜視図である。
【図３】従来の主軸におけるバランス修正の方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０  ビルトインモータ
１３  主軸
１８  第一バランサ
１９  第二バランサ
２０  第三バランサ
【図１】
2006082165.tif 000003
【図２】
2006082165.tif 000004
【図３】
2006082165.tif 000005