(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前端に工具装着部をもつ主軸が軸受を介してケーシングに回転可能に支持される加工装置において、前記ケーシングに前記主軸の軸方向と平行な方向に相対変位可能に設けられ、前記主軸を軸受を介して回転可能に保持する回転保持部と、この回転保持部と前記ケーシングとの間に設けられ、当該回転保持部に弾発力を伝えることにより前記主軸及び軸受に予圧を与える予圧付与ばねとを備えるとともに、前記回転保持部とケーシングとの間に、当該ケーシングに対する回転保持部及び主軸の軸方向の振動に抵抗を与える制振部材が設けられ、前記制振部材は、前記回転保持部とケーシングのいずれか一方に固定され、他方に前記主軸の軸方向と平行な方向に相対変位可能となるように圧接するものであり、この制振部材の圧接による摩擦抵抗で前記ケーシングに対する回転保持部の振動が抑制されるように構成されていることを特徴とする加工装置の主軸支持構造。
【請求項２】
請求項１記載の加工装置の主軸支持構造において、前記制振部材は前記主軸の軸方向と平行な方向に延びる圧入部を有し、前記回転保持部またはケーシングに前記主軸の軸方向と平行な方向に開口する圧入孔が設けられ、この圧入孔に前記圧入部が前記主軸の軸方向と平行な方向に相対変位可能となるように圧入されていることを特徴とする加工装置の主軸支持構造。
【請求項３】
請求項２記載の加工装置の主軸支持構造において、前記圧入部の少なくとも外周部が弾性部材で構成されていることを特徴とする加工装置の主軸支持構造。
【請求項４】
請求項２または３記載の加工装置の主軸支持構造において、前記圧入孔は前記回転保持部の後端面に後方に開口するように設けられ、前記ケーシングは、前記圧入孔の後方に前記主軸の軸方向と平行な方向の貫通孔を有し、前記制振部材は前記貫通孔を塞ぐ蓋部材に固定されており、この蓋部材が前記貫通孔に後方から挿入されることにより前記制振部材が前記圧入孔内に圧入されるように構成されていることを特徴とする加工装置の主軸支持構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加工装置の主軸に予圧を与えながら当該主軸を支持するための構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、加工装置に設けられる主軸は、その前部及び後部が例えば転がり軸受を介してケーシング側に回転可能に支持される。このような加工装置では、前記転がり軸受に適正な剛性を付与すべく前記主軸に予圧を付与することが好ましい。その一方、前記主軸その他の装置要素が加工時に熱膨張することによって大きな応力が生じないように、その熱膨張を逃がす構造を採用する必要がある。
【０００３】
そこで従来は、例えば特開平１０−２２５８０２号公報に示されるように、ケーシングに対して軸方向に変位可能な回転保持部を設け、この回転保持部に前記主軸の後部を軸受を介して回転可能に保持するとともに、当該回転保持部に予圧付与用のばねの弾発力を作用させるようにした構造が用いられている。この構造によれば、前記ケーシングに対する回転保持部の相対変位によって主軸等の熱膨張を吸収するとともに、前記ばねの弾性係数を適当に設定することによって前記主軸及び軸受にその特性に見合った好適な予圧を付与することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記加工装置では、主軸を保持する回転保持部がケーシングに対して軸方向に相対変位可能であり、かつ、ばねによって弾性的に付勢された構造となっているので、加工中、前記主軸が高速回転しながら工作物に押付けられるときに前記ばねの伸縮を伴って主軸に軸方向の振動（いわゆるビビリも含む）が発生しやすく、かかる振動によって加工面の面精度が著しく低下するおそれがある。
【０００５】
このような振動を抑制する方法として、前記ばねの弾性係数を高くすることが考えられるが、このように弾性係数を高くすると主軸及び軸受に付与される予圧も高くなるので、軸受の特性に見合った好適な予圧が得られなくなる。また、前記予圧を過度に高くすると軸受の寿命をいたずらに低下させる結果を招く。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑み、主軸及びこれを支持する軸受に好適な予圧を与えながら、主軸の軸方向の振動を有効に抑制することができる加工装置の主軸支持構造を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための手段として、本発明は、前端に工具装着部をもつ主軸が軸受を介してケーシングに回転可能に支持される加工装置において、前記ケーシングに前記主軸と平行な方向に相対変位可能に設けられ、前記主軸を軸受を介して回転可能に保持する回転保持部と、この回転保持部と前記ケーシングとの間に設けられ、当該回転保持部に弾発力を伝えることにより前記主軸及び軸受に予圧を与える予圧付与ばねとを備えるとともに、前記回転保持部とケーシングとの間に当該ケーシングに対する回転保持部の軸方向の振動に抵抗を与える制振部材が設けられているものである。
【０００８】
この構成によれば、予圧付与ばねの弾発力によって回転保持部さらには主軸及び軸受に好適な予圧が付与されるとともに、主軸及び回転保持部が軸方向に振動する際には制振部材によってその振動に抵抗が与えられることにより、当該振動が抑制される。
【０００９】
さらに、本発明では、前記制振部材が、前記回転保持部とケーシングのいずれか一方に固定され、他方に前記主軸の軸方向と平行な方向に相対変位可能となるように圧接するものであり、この制振部材の圧接による摩擦抵抗で前記ケーシングに対する回転保持部の軸方向の振動が抑制されるように構成されている。
【００１０】
この構成によれば、ダンパ等の特別な機械要素を用いることなく、摩擦抵抗を利用した簡素な構成で回転保持部及び主軸の振動を抑制できる。
【００１１】
例えば、前記制振部材は前記主軸の軸方向と平行な方向に延びる圧入部を有し、前記回転保持部またはケーシングに前記主軸の軸方向と平行な方向に開口する圧入孔が設けられ、この圧入孔に前記圧入部が前記主軸の軸方向と平行な方向に相対変位可能となるように圧入されている構成とすれば、コンパクトな構造で、前記圧入部と圧入孔との間に大きな摩擦力を生じさせることが可能となる。しかも、前記圧入孔内への圧入部の圧入により、回転保持部の回転を防止する回り止め効果も得ることが可能である。
【００１２】
ここで、前記圧入部の少なくとも外周部を弾性部材で構成し、この弾性部材が弾性変形した状態で前記圧入孔内に圧入されるようにすれば、圧入部の圧入が容易でかつ十分な摩擦力を得ることが可能である。
【００１３】
また、前記圧入孔は前記回転保持部の後端面に後方に開口するように設けられ、前記ケーシングは、前記圧入孔の後方に前記主軸の軸方向と平行な方向の貫通孔を有し、前記制振部材は前記貫通孔を塞ぐ蓋部材に固定されており、この蓋部材が前記貫通孔に後方から挿入されることにより前記制振部材が前記圧入孔内に圧入される構成とすれば、前記蓋部材を前記貫通孔内に後方から挿入するだけの簡単な作業で制振部材の組付けが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、図１には内面研削盤における主軸ヘッドを示すが、本発明はこれに限らず、その他の研削盤やボーリング盤、ミーリング盤等、主軸をもつ各種加工装置について適用が可能である。
【００１５】
図１に示す主軸ヘッドは、ケーシング１０を備え、このケーシング１０の後端にはオイルミスト供給口１１が設けられている。ケーシング１０内には、前記オイルミスト供給口１１から延びるオイルミスト供給通路１２が形成され、ケーシング１０内の適所にオイルミストが供給されるようになっている。
【００１６】
このケーシング１０内には、前後方向（図１では左右方向）に延びる主軸２０が回転可能に支持されている。
【００１７】
この主軸２０は、その前端側から順に、前側軸受固定部２０ａ、前側軸受位置決め部２０ｂ、ロータ位置決め部２０ｃ、ロータ固定部２０ｄ、テーパー部２０ｅ、及びスリーブ装着部２０ｆを有している。前側軸受固定部２０ａは、ケーシング１０の前壁を突き抜けて前方に突出するとともに、その前端面に前方に開口する工具装着用ねじ孔２０ｇを有し、この工具装着用ねじ孔２０ｇに適当な工具（図１に示す例では研削用砥石２１ａをもつ砥石軸２１）の後端がねじ込まれることにより、当該工具が主軸の前端に固定されるようになっている。
【００１８】
この加工装置は前記主軸２０を回転駆動する回転駆動手段が設けられている。この実施の形態では、ケーシング１０内に主軸駆動用のいわゆるビルトインモータが組み込まれている。具体的には、前記ロータ固定部２０ｄの外側にロータ２４が固定される一方、ケーシング１０側に前記ロータ２４を取り囲むステータ１４が固定され、このステータ１４の通電によって主軸２０及びこれに装着された工具が一体に高速回転駆動されるようになっている。
【００１９】
主軸２０は、前後の軸受（図例では転がり軸受）２２，２８を介してケーシング１０側に回転可能に支持されている。
【００２０】
前側軸受２２は、主軸２０の前部とケーシング１０の前壁との間に介在している。詳しくは、軸受２２の内輪が前側軸受位置決め部２０ｂに対して前方から当たる位置で前側軸受固定部２０ａの外側に固定される一方、軸受２２の外輪がケーシング１０の前壁内周面に固定されている。
【００２１】
これに対して後側軸受２８は、主軸２０の後部に固定されたスリーブ２６と、ケーシング１０に対して軸方向に相対変位可能な回転保持スリーブ１６との間に介在している。すなわち、主軸２０の後部は軸受２８を介して回転保持スリーブ１６に保持されている。
【００２２】
前記スリーブ２６は、主軸２０のテーパー部２０ｅの後端に対して後方から当たる状態でスリーブ装着部２０ｆの外側に固定されている。このスリーブ２６は、その前部２６ａの外径が後部２６ｂの外径よりも大きく、これら前後部２６ａ，２６ｂの境界に段部が形成された形状となっており、この段部に対して後側軸受（図例では転がり軸受）２８の内輪が後方から当たる状態で当該内輪がスリーブ２６に固定されている。
【００２３】
前記回転保持スリーブ１６は、前記スリーブ２６の外周面とケーシング１０の内周面との間に介在するとともに、この回転保持スリーブ１６の外周面とケーシング１０の内周面との間に介在する玉軸受１５によって軸方向に移動可能に支持されている。そして、この回転保持スリーブ１６の内周面に前記後側軸受２８の外輪が固定されている。
【００２４】
この回転保持スリーブ１６には、図例では圧縮コイルばね（予圧付与ばね）１８の弾発力を受けて前方に付勢され、その付勢力によって前記主軸２０及び軸受２２，２８に適当な予圧が付与されている。前記圧縮コイルばね１８は、ケーシング１０の後壁１７に設けられたばね支持用孔１７ｂ内に前方から挿入され、当該孔１７ｂの底面と前記回転保持スリーブ１６の後端面との間に圧縮状態で介在している。
【００２５】
さらに、この構造の特徴として、前記回転保持スリーブ１６とケーシング後壁１７との間に制振部材３０が設けられ、この制振部材３０によって前記ケーシング１０に対する回転保持スリーブ１６の軸方向の振動に抵抗が与えられるようになっている。
【００２６】
詳しくは、前記ケーシング後壁１７にこれを前後に貫通する貫通孔１７ａが設けられ、この貫通孔１７ａを塞ぐように当該貫通孔１７ａ内に蓋軸４０が後方から挿入されるようになっており、この蓋軸４０の前端と前記回転保持スリーブ１６との間に前記制振部材３０が介在している。
【００２７】
蓋軸４０は、その後端に図２にも示すような大径のフランジ部４２を有し、このフランジ部４２がケーシング後壁１７の後側面に当たる位置まで蓋軸４０が貫通孔１７ａ内に挿入された状態で、当該フランジ部４２がケーシング後壁１７にボルト４４によって固定されるようになっている。
【００２８】
一方、制振部材３０は、主軸２０の軸方向と平行な方向に延びる本体軸３１を有している。そして、この本体軸３１の後端（図では右端）が蓋軸４０の前端に固定される一方、当該本体軸３１の前端部は前記回転保持スリーブ１６とつながる圧入部３２とされている。
【００２９】
具体的に、前記回転保持スリーブ１６の後端面には、主軸２０の軸方向と平行な方向（前後方向）に延び、かつ、後方に開口する圧入孔１６ａが設けられ、各圧入孔１６ａは前記貫通孔１７ａと中心軸が略合致する位置に配されている。そして、この圧入孔１６ａ内に前記圧入部３２が圧入可能となっている。
【００３０】
この圧入部３２は、前記圧入孔１６ａ内に圧入可能でかつ当該圧入孔１６ａ内で軸方向に移動可能なものであればよく、種々の形態が考えられる。
【００３１】
例えば図３（ａ）に示す例では、本体軸３１の前端部に前記圧入孔１６ａの内径よりも小径の前後一対のフランジ部３３，３４が形成され、両フランジ部３３，３４の間にゴム等からなる弾性リング（弾性部材）３６が嵌め込まれており、この弾性リング３６が弾性変形しながら圧入孔１６ａの内周面に圧接する。このように、圧入部３２の少なくとも外周部（圧入部全体でもよい。）を弾性部材で構成することにより、圧入孔１６ａ内への圧入部３２の圧入を容易としながら、十分な摩擦力を得ることが可能である。
【００３２】
また同図（ｂ）に示す例は、本体軸３１の前端に大径部３７が設けられるとともに、本体軸３１の前端から後方に向かってスリット３８が形成されることにより前記大径部３７が縮径可能に構成され、当該大径部３７が弾性的に圧入孔１６の内周面に圧接するようにしたものである。
【００３３】
以上示した構造によれば、圧縮コイルばね１８の弾性係数を適当に設定することにより、その弾発力を利用して主軸２０及び軸受２２，２８に当該軸受２２，２８の特性に見合った好適な予圧を付与することができる。
【００３４】
しかも、ケーシング１０側に固定された制振部材３０の圧入部３２が回転保持スリーブ１６側の圧入孔１６ａに圧入されており、前記回転保持スリーブ１６がケーシング１０に対して軸方向に振動する際には、その回転保持スリーブ１６側の圧入孔１６ａの内周面と圧入部３２の外周面との間に比較的大きな摩擦抵抗が生ずるため、この摩擦抵抗を利用して前記ケーシング１０に対する回転保持スリーブ１６及び主軸２０の振動を有効に抑制することができ、当該振動に起因する加工精度の低下を防ぐことができる。
【００３５】
また、前記圧入孔１６ａ内への圧入部３２の圧入により、回転保持スリーブ１６の回転を防止する回り止め効果も得ることが可能となっている。
【００３６】
さらに、この実施の形態では、前記ケーシング後壁１７が回転保持スリーブ１６の圧入孔１６ａの後方に前記主軸の軸方向と平行な方向の貫通孔１７ａを有し、この貫通孔１７ａに蓋軸４０を後方から挿入することにより、当該蓋軸４０に固定されている制振部材３０の圧入部３２がそのまま圧入孔１６ａ内に圧入されるようになっているので、制振部材３０の組み付けが非常に簡単であるという利点がある。
【００３７】
図４に示す実施の形態は、回転保持スリーブ１６の内周面に対して径方向内側から制振ピン５０が圧接し、その摩擦抵抗で同スリーブ１６及び主軸２０の軸方向の振動が抑制されるようにしたものである。
【００３８】
前記圧接の力を与える手段として、ケーシング後壁１７内には軸方向に移動可能な押付け軸５２が内蔵されている。この押付け軸５２の前端部及び前記制振ピン５０の内端部には互いに当接する円錐面が形成され、押付け軸５２の前方への推進力が、制振ピン５０を径方向外側に突出させる力に変換されるようになっている。
【００３９】
前記押付け軸５２の後端には大径のピストン部５２ａが形成され、このピストン部５２ａが前記ケーシング後壁１７内に形成された油圧室５４内に装填されている。この油圧室５４において、前記ピストン部５２ａよりも前側の部分は油路５５を介してケーシング後端面のポート５６に連通され、前記ピストン部５２ａよりも後側の部分は油路５７を介してケーシング後端面のポート５８に連通されするようにしている。
【００４０】
この構造によれば、ポート５８から油圧室５４の後側部分に適当な油圧を供給することにより、その圧力で押付け軸５２が前側に推進し、前記油圧に対応する力で制振ピン５０を回転保持スリーブ１６の内周面に押付ける。従って、前記油圧の設定によって前記制振ピン５０による回転保持スリーブ１６の制振力を適宜調節することが可能である。
【００４１】
なお、前記図１〜図４に示した構造では、ケーシング１０側に制振部材３０が固定され、この制振部材３０が回転保持スリーブ１６に対して軸方向に相対変位可能となるように圧接しているが、逆に、回転保持スリーブ１６に制振部材３０が固定され、この制振部材３０がケーシング１０に対して軸方向に相対変位可能となるように圧接するものであってもよい。また、制振部材３０がケーシング１０または回転保持スリーブ１６にこれと一体に形成されたものでもよい。
【００４２】
本発明では、主軸２０を支持する軸受の総数や配置方向も問わず、例えば回転保持部と主軸との間に複数の軸受が介在していてもよい。また、前後の軸受２２，２８をその接触角が図示の接触角と逆向きになるように配置する場合には、予圧付与ばねの弾発力によって回転保持スリーブ１６を後方に付勢することにより、前記と同様に適正な予圧を付与することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように本発明は、ケーシングに対して軸方向に相対変位可能な回転保持部に主軸を軸受を介して回転可能に保持し、この回転保持部とケーシングとの間に予圧付与ばねを設けてその弾発力を回転保持部に伝えるとともに、前記回転保持部とケーシングとの間に当該ケーシングに対する回転保持部の軸方向の振動に抵抗を与える制振部材を設けたものであるので、主軸及びこれを支持する軸受に好適な予圧を与えながら、主軸の軸方向の振動を有効に抑制することができる効果がある。さらに、前記制振部材が、前記回転保持部とケーシングのいずれか一方に固定され、他方に前記主軸の軸方向と平行な方向に相対変位可能となるように圧接するものであり、この制振部材の圧接による摩擦抵抗で前記ケーシングに対する回転保持部の軸方向の振動が抑制されるように構成されているので、ダンパ等の特別な機械要素を用いることなく、摩擦抵抗を利用した簡素な構成で回転保持部及び主軸の振動を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる主軸ヘッドの断面側面図である。
【図２】前記主軸ヘッドの背面図である。
【図３】（ａ）（ｂ）は前記主軸へッドに設けられる制振部材の具体例を示す断面図である。
【図４】本発明の別の実施の形態にかかる主軸へッドの断面図である。
【符号の説明】
１０  ケーシング
１６  回転保持スリーブ（回転保持部）
１７  ケーシング後壁
１７ａ  貫通孔
１８  圧縮コイルばね（予圧付与ばね）
２０  主軸
２２，２８  軸受
３０  制振部材
３２  圧入部
３６  弾性リング
４０  蓋軸（蓋部材）
【図１】
0004083407.tif 000002
【図２】
0004083407.tif 000003
【図３】
0004083407.tif 000004
【図４】
0004083407.tif 000005