(57)【要約】【課題】装置の全長を短く構成でき、全体としてコンパクトに構成可能な回転加工装置を提供する。【解決手段】外側ケーシング１１の内側に固定された固定子１２と、スピンドル２２の両側が外側ケーシング１１の前後に配置された軸受２０、２１によって支持され、固定子１２の軸心に回転かつ前後進可能に配置された回転子１３と、スピンドル２２の前部に設けられた加工具取付け機構７１と、外側ケーシング１１の外側に設けられ、ピストンロッド５４がスピンドル２２と平行に配置された流体シリンダー１４と、スピンドル２２の後部とピストンロッド５４を連結する連結部材４３とを有し、回転子１３を高速回転させた状態で、流体シリンダー１４によってスピンドル２２の前部に設けられた加工具取付け機構７１に固定された加工具７２を対象物に押し当てて加工を行う。【選択図】　　　　図１
2004142001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側ケーシングの内側に固定された固定子と、
スピンドルの両側が前記外側ケーシングの前後に配置された軸受によって支持され、前記固定子の軸心に回転かつ前後進可能に配置された回転子と、
前記スピンドルの前部に設けられた加工具取付け機構と、
前記外側ケーシングの外側に設けられ、ピストンロッドが前記スピンドルと平行に配置された流体シリンダーと、
前記外側ケーシングの外側に設けられ、前記スピンドルと平行なガイドロッドを備えた直線ガイド手段と、
前記スピンドルの後部、前記ピストンロッドの先部及び前記ガイドロッドの先部を連結する連結部材とを有し、
前記回転子を高速回転させた状態で、前記流体シリンダーによって前記スピンドルの前部に設けられた前記加工具取付け機構に固定された加工具を対象物に押し当てて該対象物の加工を行うことを特徴とする回転加工装置。
【請求項２】
請求項１記載の回転加工装置において、前記スピンドルを基準にして前記流体シリンダーの更に外側位置に前記ガイドロッドが設けられ、しかも、前記流体シリンダーと前記ガイドロッドのリニアガイド部が一つのブロック内に収納されていることを特徴とする回転加工装置。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれか１項に記載の回転加工装置において、前記スピンドルを後方に付勢するスプリングを備え、前記流体シリンダーは前記スプリングに対抗して、前記スピンドルを前方に移動させることを特徴とする回転加工装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転加工装置において、前記回転子は、前記スピンドル及び該スピンドルを回転自由に支持する前後の軸受ごと、前記外側ケーシングの前後の軸受ハウジングに進退可能に取付けられていることを特徴とする回転加工装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転加工装置において、前記外側ハウジングから前側に突出する前記スピンドルには、前記外側ハウジングの前側を覆う防塵カバーが前記外側ハウジングとは僅少の隙間を有して設けられていることを特徴とする回転加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリシャ、砥石、カッター等の加工具をスピンドル（主軸）の先部に取付けて、対象物の研磨や切削を行うことが可能な回転加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ガラス等の周縁を研磨する装置としては、特許文献１に記載のように、モータのスピンドル（主軸）の先部に研磨ホイール（加工具）を取付け、モータの後ろ側にエアシリンダーを設け、モータを回転させた状態で、エアシリンダーによって研磨ホイールを研磨対象物（ガラス等）に押し付け、研磨加工を行うものが知られていた。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−６３８５５号公報（図１、図２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許文献１に記載された技術においては、エアシリンダーがモータの後部に配置されているので、その分だけ全長が長くなるという問題があった。
そこで、エアシリンダーをモータの側部に並列に配置することを発案したが、エアシリンダーをモータの側部に並列に配置すると、研磨加工時にモータのスピンドルに偏心荷重がかかるという問題が発生した。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、装置の全長を短く構成でき、全体としてコンパクトに構成可能な回転加工装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う第１の発明に係る回転加工装置は、外側ケーシングの内側に固定された固定子と、スピンドルの両側が前記外側ケーシングの前後に配置された軸受によって支持され、前記固定子の軸心に回転かつ前後進可能に配置された回転子と、前記スピンドルの前部に設けられた加工具取付け機構と、前記外側ケーシングの外側に設けられ、ピストンロッドが前記スピンドルと平行に配置された流体シリンダーと、前記外側ケーシングの外側に設けられ、前記スピンドルと平行なガイドロッドを備えた直線ガイド手段と、前記スピンドルの後部、前記ピストンロッドの先部及び前記ガイドロッドの先部を連結する連結部材とを有し、前記回転子を高速回転させた状態で、前記流体シリンダーによって前記スピンドルの前部に設けられた前記加工具取付け機構に固定された加工具を対象物に押し当てて該対象物の加工を行っている。ここで、加工具とはバフ、砥石、刃物、ブラシ等をいう。
この発明によって、流体シリンダーがモータに対してＵターンしたような状態で取付けられ、全長が短くなる。更には、加工具（即ち、加工具取付け機構）の進退はモータ全体を動かすのではなく、回転子を動かし、ステータや外側ケーシングは固定状態となる。なお、スピンドルとピストンロッドは連結部材を介して溝型形状（コ字形状）に連結されていることになる。
【０００６】
また、第２の発明に係る回転加工装置は、第１の発明に係る回転加工装置において、前記スピンドルを基準にして前記流体シリンダーの更に外側位置に前記ガイドロッドが設けられ、しかも、前記流体シリンダーと前記ガイドロッドのリニアガイド部が一つのブロック内に収納されている。
これによって、流体シリンダーは回転子のスピンドルとガイドロッドの中間位置を前後動することになり、スピンドルに対する流体シリンダー駆動に伴う曲げモーメントが小さくなる。
【０００７】
第３の発明に係る回転加工装置は、第１、第２の発明に係る回転加工装置において、前記スピンドルを後方に付勢するスプリングを備え、前記流体シリンダーは前記スプリングに対抗して、前記スピンドルを前方に移動させている。これによって、流体シリンダーを駆動しない場合には、常時加工具を後退位置に待機させることが可能となる。
【０００８】
第４の発明に係る回転加工装置は、第１〜第３の発明に係る回転加工装置において、前記回転子は、前記スピンドル及び該スピンドルを回転自由に支持する前後の軸受ごと、前記外側ケーシングの前後の軸受ハウジングに進退可能に取付けられている。これによって軸受は市販のものを使用でき、構造が簡略化される。
【０００９】
そして、第５の発明に係る回転加工装置は、第１〜第４の発明に係る回転加工装置において、前記外側ハウジングから前側に突出する前記スピンドルには、前記外側ハウジングの前側を覆う防塵カバーが前記外側ハウジングとは僅少の隙間を有して設けられている。これによって、加工具が対象物（被加工物）を加工する際に発生するダストから回転加工装置を保護できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の一実施の形態に係る回転加工装置の半断面図、図２（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ図１における矢視Ａ部及びＢ部の拡大図、図３は同回転加工装置の側面図、図４（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同回転加工装置の正断面図及び背面図である。
【００１１】
図１〜図４に示すように、本発明の一実施の形態に係る回転加工装置１０は、外側ケーシング１１の内側に固定された固定子１２と、固定子１２の軸心に約５ｍｍの範囲で前後動可能に設けられた回転子１３と、回転子１３を前方向に移動させる流体シリンダーの一例であるエアシリンダー１４とを有している。以下、これらについて詳しく説明する。
外側ケーシング１１は、鉄、アルミニウム、軽合金やその他の金属材からなって、外側には多数の冷却フィンを備えた筒状部１５とその前及び後ろに一体的に組付けられている軸受ハウジング１６、１７とを有している。筒状部１５の内側には固定子積層鉄心１８及びコイル１９からなる固定子１２が固定され、外部からコイル１９に加えられる交流電力によって、他の誘導電動機と同様に、固定子１２の内側に回転磁界を発生させている。
【００１２】
回転子１３は両側を軸受２０、２１によって回転自由に支持されたスピンドル２２を有し、このスピンドル２２に固定子１２の回転磁界を受けて回転する回転子本体２３が設けられている。この回転子本体２３も通常の誘導電動機と同様、回転子積層鉄心と短絡コイルとを有して回転駆動される。軸受２０はスラスト荷重に耐え得る対となるアンギュラー型のボールベアリングが使用され、軸受２１は通常のボールベアリングが使用されている。
この回転子１３は、回転子１３を支える軸受２０、２１及びその軸受ケース２４、２５ごと外側ケーシング１１に対して前後動可能に配置されているので、まず、この機構について、図２（Ａ）、（Ｂ）を参照しながら以下に説明する。
【００１３】
軸受２０（ボールベアリング）は砲金製の軸受ケース２４に収納されて、軸受ケース２４の外側一部には滑りキー溝２６が形成されている。ここで、軸受ケース２４の後部には雌ねじが形成され、この雌ねじに抜け止め用の雄ねじ２７が螺合されている。また、軸受２０の一方（後ろ側）はスピンドル２２の段部２８によって止まり、軸受２０の他方（前側）はスピンドル２２の一部に螺合するナット２９によって固定されている。この軸受ケース２４は軸受ハウジング１６内に収納されているが、軸受ケース２４の外側特定位置には断面矩形のキー３０が固定され、軸受ハウジング１６にはキー３０が軸方向に動く滑りキー溝２６が形成されている。これによって、軸受ケース２４の回転を防止すると共に軸受ケース２４の前後方向の移動を確保している。なお、図２（Ａ）に示す状態は、軸受ケース２４が後退した位置を示し、この位置から約５ｍｍ程度軸受ケース２４が前側に移動できる構造となっている。
軸受ハウジング１６の前部には円形のカバー部材３１が複数のボルト３２によって固定され、このカバー部材３１にはスピンドル２２とカバー部材３１との隙間をシールするダストパッキン３３が設けられ、更には、カバー部材３１と軸受ハウジング１６との間はＯリング３４によってシールされている。
【００１４】
図２（Ｂ）に示すように、軸受２１はスピンドル２２に固着された状態で、砲金製の軸受ケース２５に収納されている。軸受ケース２５には断面矩形のキー３６が配置され、軸受ケース２５を収納する軸受ハウジング１７には滑りキー溝３７が形成されている。軸受ケース２５の前側には軸受２１が外れるのを防止するスナップリング３８が設けられ、この状態で軸受２１は軸受ケース２５に固定されている。この状態で、スピンドル２２に固定された軸受２１（厳密にはその外側ガイドリング）及びその軸受ケース２５は、軸受ハウジング１７に対して回転しないようにかつ前後動可能に取付けられている。なお、３９はダストパッキンを示す。
以上の構成となっているので、この実施の形態ではスピンドル２２を前に押すと、回転子１３の全体が外側ケーシング１１に対して前方に最大５ｍｍ移動できることになる。
【００１５】
スピンドル２２が軸受ハウジング１７から後方に突出する位置、即ちスピンドル２２の後ろ側中間位置には冷却用のファン４０が設けられ、このファン４０は外側を風通し用の窓が形成された安全カバー４１で覆われている。
スピンドル２２の後端部には軸受（ベアリング）４２が設けられ、この軸受４２は連結部材４３の下側ハウジング４４に収納されている。なお、図１において、４５は軸受４２をスピンドル２２の端部に固定するナットを、４６はベアリングカバーを、４７は軸受４２及びベアリングカバー４６が下側ハウジング４４から外れるのを防止するスナップリングを示す。
外側ケーシング１１の底部には、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、左右に脚部材４８、４９が設けられ、それぞれの脚部材４８、４９には前後に２つの取付け孔５０が形成されている。また、外側ケーシング１１の側部中間位置には、固定子１２に給電するコード５１が設けられている。
【００１６】
前記した連結部材４３の上には、２本のガイドロッド５２、５３の端部と前記したエアシリンダー１４のピストンロッド５４が固定されている。固定の方法は、ガイドロッド５２、５３及びピストンロッド５４の先部を段状に縮径し、先部に雄ねじを形成し、図３、図４（Ｂ）に示すようにナット５５〜５７で締結するようにしてもよいし、図１に示すように、ガイドロッド５２、５３及びピストンロッド５４の先部に雌ねじを形成し、この雌ねじにそれぞれ螺合するボルト５８で固定するようにしてもよい。
図１、図３、図４に示すように、外側ケーシング１１の上部には、前記したエアシリンダー１４を内部に備えるマニホールドタイプのブロック５９が設けられている。この鋼製のブロック５９の上部には左右対称に２本のガイド筒６０が設けられ、このガイド筒６０にはそれぞれ前後に市販のリニアガイドベアリング（リニアガイド部の一例）６１が設けられている。左右平行に配置されたリニアガイドベアリング６１には、スピンドル２２と平行な前記したガイドロッド５２、５３が前後動可能に装着されている。なお、ガイド筒６０内のリニアガイドベアリング６１とガイドロッド５２、５３とを備えて、前記した直線ガイド手段が構成されている。
【００１７】
このガイド筒６０の入口側には雌ねじが形成され、ガイドロッド５２、５３を挿通してそれぞれ配置されたスプリングの一例であるコイルバネ６２の一側を支持するバネ受け座６３が各々螺合している。コイルバネ６２の他側は連結部材４３に当接している。このバネ受け座６３を回転させてそのブロック５９に対するバネ受け座６３の取付け位置を変えることによって、コイルバネ６２がスピンドル２２を後方に押しやる力を調整できる。
【００１８】
ブロック５９の下部には、エアシリンダー１４が設けられている。エアシリンダー１４は、ブロック５９の中央下部に形成されているシリンダー室６４と、シリンダー室６４の入口側を閉塞するヘッドブロック６５と、シリンダー室６４内を往復動するピストン６６と、ピストン６６に一体的に連結されスピンドル２２と平行に配置されたピストンロッド５４とを有している。ヘッドブロック６５はシリンダー室６４の所定位置にヘッドブロック６５の前後に設けられたスナップリングによって固定され、更にヘッドブロック６５の外周及び内周にはシール用のＯリングが設けられている。ピストンロッド５４とヘッドブロック６５の摺動状態を確保するため、ヘッドブロック６５の内側周囲にブッシュが設けられている。ピストン６６の中間にはオイルシール６７が設けられている。
【００１９】
ピストン６６とヘッドブロック６５とによって形成されるヘッド側シリンダー室６８は図示しない空気通路を介してエア配管接続具６９に接続されている。また、ピストン６６によって仕切られるテール側シリンダー室７０は図示しない空気通路及びダストフィルターを介して外気に開放されている。
従って、エア配管接続具６９を介して圧縮空気をヘッド側シリンダー室６８に入れるとコイルバネ６２を縮めてピストン６６が図１においてａ方向（即ち、前方向）に移動し、これに伴いスピンドル２２が前方向に移動する。
この実施の形態では、ピストンロッド５４がスピンドル２２とガイドロッド５２、５３の中間位置にあって、しかも、ガイドロッド５２、５３は２本あるので、スピンドル２２の左右方向の傾きを矯正するように作用すると共に、スピンドル２２の上下方向への傾きを矯正する。
【００２０】
スピンドル２２の先部は、加工具取付け機構７１が設けられている。この実施の形態では、加工具取付け機構７１はディスク状となって、例えば砥石やバフの研磨加工具、刃物等の切削加工具を固定できるように、ねじ孔あるいはボルトが設けられている。このねじ孔やボルトはディスク状の加工具取付け機構７１に設けてもよいが、例えば、スピンドル２２の前端に形成し、中央に取付け孔が設けられた円板状の加工具をスピンドル２２の先端に装着し、必要な場合には座金を取付けナットやボルトでスピンドル２２に固定するものであってもよい。この実施の形態では加工具の一例である砥石７２が使用されている。
【００２１】
外側ケーシング１１の前側から突出するスピンドル２２には、外側ハウジング１１の前側を覆う防塵カバー７３が設けられている。防塵カバー７３はスピンドル２２に直接固定され、外側ハウジング１１とは僅少の隙間を有している。この防塵カバー７３は、図３に示すように、スピンドル２２に装着されるボス部７４とボス部７４に一体的に取付けられる円板部７５と円板部７５の周囲に取付けられてカバー部材３１を覆う円筒部７６とを有している。この防塵カバー７３によって、この回転加工装置１０を使用することにより対象物から研磨屑や研磨粉等が飛び散っても、スピンドル２２と軸受ハウジング１６との隙間を介して粉塵が内部に侵入するのを防止できるようになっている。なお、ボス部７４には半径方向に向かう雌ねじ７７が形成され、この雌ねじ７７にボルトを螺入することによって、ボス部７４をスピンドル２２に固定している。
【００２２】
従って、回転加工装置１０を使用する場合には、この回転加工装置１０を脚部材４８、４９に設けられた取付け孔５０を介して所定位置に固定する。そして、スピンドル２２の先部に設けられた加工具取付け機構７１の先部に加工具（例えば、砥石７２）を取付け、コード５１を介して所定の電力を固定子１２に供給すると、回転子１３が高速回転し、これに伴い加工具が回転する。
この状態で、加工具の先側に隙間をおいて配置された対象物（被加工物）に加工具を当てると、対象物の加工が始まる。なお、この動作は回転加工装置１０を対象物の方向に移動させてもよいし、対象物を回転加工装置１０の方向に移動させてもよい。加工具を対象物に当てた状態で、エアシリンダー１４にエア配管接続具６９を介して圧縮空気を入れると、エアシリンダー１４が縮み、加工具が対象物に押圧されて研磨等の加工が行われる。この場合、コイルバネ６２がエアシリンダー１４の付勢方向と逆に働いているので、エア圧を調整することによって、微妙な加工圧力を得ることができる。
そして、非常の場合には、エアシリンダー１４からエアを抜くとコイルバネ６２によってスピンドル２２が後退し、加工の中止が可能となる。なお、符号３２ａは外側ケーシング１１の組立ボルトを示す。
【００２３】
前記実施の形態においては、エアシリンダー１４のストロークは５ｍｍであるが、更に短くすることも長くすることもできる。
軸受ケース２４、２５の移動はキーと滑りキー溝を用いたが、軸受ケース２４、２５の回転を止めるものであれば、他の機構（例えば、スプライン機構）であっもよい。
更には、前記実施の形態においては、エアシリンダー１４によって加工具を対象物に押し当てたが、コイルバネ６２によって加工具を対象物に押し付けるようにすることもできる。
また、前記実施の形態においては、軸受ケースに砲金（ＢＳ材）を用いたが、他の金属（例えば、焼入れした鋼やステンレス等）を用いて構成することもできる。
【００２４】
【発明の効果】
請求項１〜５記載の回転加工装置は、以上の説明からも明らかなように、外側ケーシングの内側に固定された固定子と、スピンドルの両側が外側ケーシングの前後に配置された軸受によって支持され、固定子の軸心に回転かつ前後進可能に配置された回転子と、スピンドルの前部に設けられた加工具取付け機構と、外側ケーシングの外側に設けられ、ピストンロッドがスピンドルと平行に配置された流体シリンダーと、外側ケーシングの外側に設けられ、スピンドルと平行なガイドロッドを備えた直線ガイド手段と、スピンドルの後部、ピストンロッドの先部及びガイドロッドの先部を連結する連結部材とを有しているので、装置全体の全長が短くなり、全体としてコンパクトに構成することができる。
また、従来のように加工具を駆動するモータの主要部は固定した状態で加工を行うので、加工具の反応速度が速くなり、更に前後移動のための動力も軽減する。
【００２５】
特に、請求項２記載の回転加工装置において、流体シリンダーの更に外側位置には、スピンドルと平行に移動するガイドロッドを備えた直線ガイド手段が設けられているので、流体シリンダーの荷重がスピンドルの軸心に加わらない場合でも、偏心荷重をガイドロッドが受持ち、スピンドルの曲がりや摩耗が減少する。
請求項３記載の回転加工装置においては、スピンドルを後方に付勢するスプリングを備え、流体シリンダーはスプリングに対抗して、スピンドルを前方に移動させているので、流体シリンダーが作動しない場合には、スプリングが作用して、スピンドルが自動的に後退するので、より安全である。
【００２６】
請求項４記載の回転加工装置においては、回転子は、スピンドル及びスピンドルを回転自由に支持する前後の軸受ごと、外側ケーシングの前後の軸受ハンジングに進退可能に取付けられているので、構造が簡単になる。
そして、請求項５記載の回転加工装置においては、外側ハウジングから前側に突出するスピンドルには、外側ハウジングの前側を覆う防塵カバーが外側ハウジングとは僅少の隙間を有して設けられているので、加工中の粉塵が回転加工装置の本体内に侵入しにくく、結果として長期の寿命を有する回転加工装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る回転加工装置の半断面図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ図１における矢視Ａ部及びＢ部の拡大図である。
【図３】同回転加工装置の側面図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同回転加工装置の正断面図及び背面図である。
【符号の説明】
１０：回転加工装置、１１：外側ケーシング、１２：固定子、１３：回転子、１４：エアシリンダー、１５：筒状部、１６、１７：軸受ハウジング、１８：固定子積層鉄心、１９：コイル、２０、２１：軸受、２２：スピンドル、２３：回転子本体、２４、２５：軸受ケース、２６：滑りキー溝、２７：雄ねじ、２８：段部、２９：ナット、３０：キー、３１：カバー部材、３２：ボルト、３２ａ：組立ボルト、３３：ダストパッキン、３４：Ｏリング、３６：キー、３７：滑りキー溝、３８：スナップリング、３９：ダストパッキン、４０：ファン、４１：安全カバー、４２：軸受、４３：連結部材、４４：下側ハウジング、４５：ナット、４６：ベアリングカバー、４７：スナップリング、４８、４９：脚部材、５０：取付け孔、５１：コード、５２、５３：ガイドロッド、５４：ピストンロッド、５５〜５７：ナット、５８：ボルト、５９：ブロック、６０：ガイド筒、６１：リニアガイドベアリング、６２：コイルバネ（スプリング）、６３：バネ受け座、６４：シリンダー室、６５：ヘッドブロック、６６：ピストン、６７：オイルシール、６８：ヘッド側シリンダー室、６９：エア配管接続具、７０：テール側シリンダー室、７１：加工具取付け機構、７２：砥石（加工具）、７３：防塵カバー、７４：ボス部、７５：円板部、７６：円筒部、７７：雌ねじ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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