【手続補正書】
【提出日】平成25年8月21日(2013.8.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具が取り付けられる主軸と、前記主軸を回転自在に支持するためのハウジングと、を備えたスピンドルユニットにおいて、
前記主軸は、前記ハウジングに複数の軸受を介して回転自在に支持される軸支持部と、前記軸支持部から延びる軸前部と、を有し、前記軸前部の先端部には前記工具が取り付けられ、前記軸前部の先端側の所定部位には、その基端側よりも大径の拡径部が設けられていることを特徴とするスピンドルユニット。
【請求項２】
前記複数の軸受のうち最も前記軸前部側の特定軸受を基準位置として前記拡径部の軸方向における重心位置は、前記工具を自由端とした場合における２次振動モードの節に相当する位置と、前記工具を単純固定支持した場合における２次振動モードの基端側の節に相当する位置との間に位置していることを特徴とする請求項１に記載のスピンドルユニット。
【請求項３】
前記特定軸受を基準位置として、前記拡径部の軸方向における重心位置ｇまでの長さをＧとし、前記工具を自由端とした場合における２次振動モードの節に相当する位置ｐ１までの長さをＰ１とし、前記工具を単純固定支持した場合における２次振動モードの基端側の節に相当する位置ｐ２までの長さをＰ２としたとき、
Ｐ２＜Ｇ＜Ｐ１（但し、前記特定軸受から前記軸前部の先端までの長さをＬとしたとき、Ｐ１＝０．７７Ｌ、Ｐ２＝０．５６Ｌ）
の関係式を満たすことを特徴とする請求項２に記載のスピンドルユニット。
【請求項４】
前記特定軸受から前記軸前部の先端までの長さをＬとし、前記特定軸受を基準位置として前記拡径部の軸方向における重心位置ｇまでの長さをＧとしたとき、０．６１Ｌ＜Ｇ＜０．７３Ｌであることを特徴とする請求項３に記載のスピンドルユニット。
【請求項５】
前記軸前部の基端側の所定部位には、その軸方向に沿って直径が漸減する縮径部が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のスピンドルユニット。
【請求項６】
前記軸前部の突出長さをＬｔとし、前記拡径部における最大径をＤとしたとき、Ｌｔ／Ｄ＝３〜２５であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のスピンドルユニット。
【請求項７】
前記拡径部は、その軸方向両端部から軸方向中央部に向けて直径が漸増する紡錘状に形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のスピンドルユニット。
【請求項８】
前記軸前部の先端部と前記工具との間には、前記主軸の回転中心と前記主軸及び前記工具の径方向における重心とのずれを補正するための偏心カラーが介在されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のスピンドルユニット。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
また、本発明の請求項２に記載のスピンドルユニットでは、前記複数の軸受のうち最も前記軸前部側の特定軸受を基準位置として前記拡径部の軸方向における重心位置は、前記工具を自由端とした場合における２次振動モードの節に相当する位置と、前記工具を単純固定支持した場合における２次振動モードの基端側の節に相当する位置との間に位置していることを特徴とする。
また、本発明の請求項３に記載のスピンドルユニットでは、前記特定軸受を基準位置として、前記拡径部の軸方向における重心位置ｇまでの長さをＧとし、前記工具を自由端とした場合における２次振動モードの節に相当する位置ｐ１までの長さをＰ１とし、前記工具を単純固定支持した場合における２次振動モードの基端側の節に相当する位置ｐ２までの長さをＰ２としたとき、
Ｐ２＜Ｇ＜Ｐ１（但し、前記特定軸受から前記軸前部の先端までの長さをＬとしたとき、Ｐ１＝０．７７Ｌ、Ｐ２＝０．５６Ｌ）
の関係式を満たすことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
また、本発明の請求項４に記載のスピンドルユニットでは、前記特定軸受から前記軸前部の先端までの長さをＬとし、前記特定軸受を基準位置として前記拡径部の軸方向における重心位置ｇまでの長さをＧとしたとき、０．６１Ｌ＜Ｇ＜０．７３Ｌであることを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
また、本発明の請求項５に記載のスピンドルユニットでは、前記軸前部の基端側の所定部位には、その軸方向に沿って直径が漸減する縮径部が設けられていることを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
また、本発明の請求項６に記載のスピンドルユニットでは、前記軸前部の突出長さをＬｔとし、前記拡径部における最大径をＤとしたとき、Ｌｔ／Ｄ＝３〜２５であることを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
また、本発明の請求項７に記載のスピンドルユニットでは、前記拡径部は、その軸方向両端部から軸方向中央部に向けて直径が漸増する紡錘状に形成されていることを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
また、本発明の請求項８に記載のスピンドルユニットでは、前記軸前部の先端部と前記工具との間には、前記主軸の回転中心と前記主軸及び前記工具の径方向における重心とのずれを補正するための偏心カラーが介在されていることを特徴とする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
また、本発明の請求項２に記載のスピンドルユニットによれば、複数の軸受のうち最も軸前部側の特定軸受を基準位置として、拡径部の軸方向における重心位置は、工具を自由端とした場合における２次振動モードの節に相当する位置と、工具を単純固定支持した場合における２次振動モードの基端側の節に相当する位置との間に位置しているので、軸前部の直径が一定である従来のスピンドルユニットに対して、主軸の２次危険速度が上昇するようになる。それ故に、１次危険速度と２次危険速度との間の回転数を使用回転数領域とした場合において、この使用回転数領域の範囲がより拡がるようになるので、主軸の高速回転化を効果的に図ることができる。
また、本発明の請求項３に記載のスピンドルユニットによれば、複数の軸受のうち最も軸前部側の特定軸受を基準位置として、拡径部の軸方向における重心位置ｇまでの長さをＧとし、工具を自由端とした場合における２次振動モードの節に相当する位置ｐ１までの長さをＰ１とし、工具を単純固定支持した場合における２次振動モードの基端側の節に相当する位置ｐ２までの長さをＰ２としたとき、Ｐ２＜Ｇ＜Ｐ１である（但し、特定軸受から軸前部の先端までの長さをＬとしたとき、Ｐ１＝０．７７Ｌ、Ｐ２＝０．５６Ｌ）。これにより、この重心位置ｇは、工具をばね支持した場合における２次振動モードの節に相当する位置（又はその近傍）に位置するようになる。２次振動モードの節に相当する位置における軸前部の直径を大きくすると、上述したモデル化における２次振動モードの等価ばね剛性が大きくなり、軸前部の直径が一定である従来のスピンドルユニットに対して、主軸の２次危険速度が上昇するようになる。それ故に、１次危険速度と２次危険速度との間の回転数を使用回転数領域とした場合において、この使用回転数領域の範囲がより拡がるようになるので、主軸の高速回転化を効果的に図ることができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
また、本発明の請求項４に記載のスピンドルユニットによれば、特定軸受から軸前部の先端までの長さをＬとし、特定軸受を基準位置として拡径部の軸方向における重心位置ｇまでの長さをＧとしたとき、０．６１Ｌ＜Ｇ＜０．７３Ｌであるので、軸前部の直径が一定である従来のスピンドルユニットに対して、主軸の２次危険速度をより一層上昇させることができ、主軸の高速回転化をより効果的に図ることができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
また、本発明の請求項５に記載のスピンドルユニットによれば、軸前部の基端側の所定部位には、その軸方向に沿って直径が漸減する縮径部が設けられているので、１次危険速度をより一層低下させることができ、主軸の高速回転化をより効果的に図ることができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
また、本発明の請求項６に記載のスピンドルユニットによれば、拡径部における最大径Ｄに対する軸前部の突出長さＬｔの比率Ｌｔ／Ｄは３〜２５であるので、軸前部は長尺状となる。このように軸前部が長尺状であると、共振現象の発生時に主軸の振動振幅が大きくなる傾向にある。従って、１次危険速度が低下することによって達成される上述した作用効果は、このような長尺状の軸前部に対して特に有効なものとなる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
また、本発明の請求項７に記載のスピンドルユニットによれば、拡径部は、その軸方向両端部から軸方向中央部に向けて直径が漸増する紡錘状に形成されているので、拡径部においてクラックの発生を防止することができ、また、軸前部に対して拡径部を形成する際の切削加工等を容易に行うことができる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
また、本発明の請求項８に記載のスピンドルユニットによれば、軸前部の先端部と工具との間には偏心カラーが介在されているので、この偏心カラーによって主軸の回転中心と主軸及び工具の径方向における重心とのずれを補正することができ、主軸の振動振幅を小さく抑えることができる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
軸前部１８の先端側５２の所定部位には、その基端側５４よりも大径の拡径部５６が設けられている。拡径部５６は、その軸方向両端部から軸方向中央部に向けて直径が漸増する、径方向に対して略対称な紡錘状に形成されている。また、軸前部１８の基端側５４は、直径が一定の円柱状に形成されている。本実施形態では、拡径部５６における最大径Ｄは約４２ｍｍ、軸前部１８の基端側５４の直径Ｄ’は約４０ｍｍに設定されている。また、軸前部１８の突出長さＬｔ（即ち、軸前部１８がハウジング本体１２から突出される長さ）は約６００ｍｍ、拡径部５６の軸方向長さＬ１は約３６０ｍｍ、軸前部１８の基端側５４の軸方向長さＬ２は約２４０ｍｍに設定されている。従って、拡径部５６における最大径Ｄに対する軸前部１８の突出長さＬｔの比率Ｌｔ／Ｄは、約１４となる。なお、内面研削加工時に拡径部５６の最大径部分５８がワークの深穴部の内面に接触しないように、拡径部５６における最大径Ｄは、砥石４の直径よりも小さく設定されている。また、拡径部５６における最大径Ｄ、軸前部１８の基端側５４の直径Ｄ’、軸前部１８の突出長さＬｔは、ワークの深穴部のサイズに応じて適宜設定することができる。