(57)【要約】【課題】軸受を取り外すことなくスリーブ部分の構造変更やメンテナンスを行うことが可能な主軸装置を提供する。【解決手段】ハウジング１２が、一端側軸受１４の外輪１４ｂが内嵌されるハウジング本体２２と、ハウジング本体２２に内嵌されるとともにスリーブ１５に軸線方向に着脱可能に外挿され、バネ部材１７の一端を係止する中蓋２３とを備えており、スリーブ１５が、他端側軸受１６の外輪１６ｂが内嵌されるスリーブ本体５０と、スリーブ本体５０に対して着脱可能でバネ部材１７の他端を係止するバネ受け５１とを備える。【選択図】図１
2009028868.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
回転自在な回転軸と、
内輪が前記回転軸の一端側に外嵌され、外輪が前記ハウジングに内嵌された一端側軸受と、
前記回転軸の他端側に配置され、前記ハウジング内で軸線方向に移動可能なスリーブと、
内輪が前記回転軸の他端側に外嵌され、外輪が前記スリーブに内嵌された他端側軸受と、
を有する主軸装置であって、
前記ハウジングは、前記一端側軸受の外輪が内嵌されるハウジング本体と、該ハウジング本体に軸線方向に着脱可能に内嵌されるとともに前記スリーブに軸線方向に着脱可能に外挿される中蓋と、を備えることを特徴とする主軸装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械等に設けられて高速回転する回転軸を備えた主軸装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の主軸装置としては、定圧予圧式の軸受を採用し、回転軸の片側に設けられた軸受とともに移動するスリーブがスライドした際に発生する振動を抑えるものが考案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載の主軸装置では、スリーブの外周面にシリコンオイルを塗布することにより、減衰機能を持たせ振動を抑制している。
【０００３】
また、他の従来の主軸装置としては、メンテナンス性向上を目的としたモータビルトインタイプのものが考案されている（例えば、特許文献２参照。）。特許文献２に記載の主軸装置では、ステータの内径やスリーブの外径の寸法を規制しており、フロントハウジングをハウジングから取り外すことで、フロントハウジング、回転軸、回転軸の軸方向両側に配置された軸受、及びスリーブが組み付け状態のまま一体に抜き取り可能となっている。
【特許文献１】特開２００５−１６１４５７号公報
【特許文献２】特開２００４−３２２３０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載のような定圧予圧式の軸受を採用した主軸装置においては、減衰機能を持続させるため、定期的にスリーブの外周面にシリコンオイルを塗布し直す等のメンテナンスや、スリーブ部分の構造変更を行なう場合がある。この際、軸受が回転軸との間で一定以上のしめ代を持って組み込まれていると、軸受を組み付けたままでメンテナンスやスリーブ部分の構造変更の作業を行うことが難しいという問題があった。
【０００５】
また、この主軸装置では、ハウジングが一体構造、又は、複数部品で構成されていても取り外しを前提としない設計となっており、さらに、スリーブもバネ受けを含めて一体で設計されているため、スリーブ部分の構造変更やメンテナンスを行うためには、軸受を取り外さなければならず、その際に軸受を損傷させてしまう可能性があった。メンテナンス時に軸受を損傷させてしまうと、当然のことながら交換が必要で、部品コストの面で不利になってしまう。また、軸受を損傷させずに取り外すことができたとしても、慎重に取り外しを行わなければならず、多大な時間が必要になり、作業コストの面で不利になってしまう。
【０００６】
また、特許文献２に記載の主軸装置では、メンテナンス性を向上するために、スリーブの外径をステータ内径によって規制しているため、スリーブ内に設けられる軸受のサイズも規制されてしまい、回転数等に適したより大きな軸受を使用できない場合がある。
【０００７】
本発明は、上記のような不都合を解消するためになされたものであり、その目的は、軸受を取り外すことなくスリーブ部分の構造変更やメンテナンスを行うことが可能な主軸装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）  ハウジングと、
回転自在な回転軸と、
内輪が前記回転軸の一端側に外嵌され、外輪が前記ハウジングに内嵌された一端側軸受と、
前記回転軸の他端側に配置され、前記ハウジング内で軸線方向に移動可能なスリーブと、
内輪が前記回転軸の他端側に外嵌され、外輪が前記スリーブに内嵌された他端側軸受と、
を有する主軸装置であって、
前記ハウジングは、前記一端側軸受の外輪が内嵌されるハウジング本体と、該ハウジング本体に軸線方向に着脱可能に内嵌されるとともに前記スリーブに軸線方向に着脱可能に外挿される中蓋と、を備えることを特徴とする主軸装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の主軸装置によれば、一端側軸受及び他端側軸受は、ハウジング本体と、回転軸と、スリーブとに組み込んだままの状態で、中蓋をハウジング本体から取り外すことができる。これにより、一端側軸受及び他端側軸受を取り外すことなく、スリーブ部分の構造変更が可能となり、スリーブ部分の構造変更によって軸受に損傷を与えることがない。
また、一端側軸受及び他端側軸受を取り外すことなく、スリーブの外周面への粘性流体の塗布等のメンテナンスを行うことができ、メンテナンスの際にも軸受に損傷を与えることがなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る主軸装置の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係る主軸装置の一実施形態を説明するための要部断面図である。
【００１１】
本実施形態の主軸装置１１は、ハウジング１２と、一端側に工具が取り付けられる回転自在な回転軸１３と、内輪１４ａが回転軸１３の一端側に外嵌され、外輪１４ｂがハウジング１２に内嵌された複数（本実施形態では、２つ）の一端側軸受（本実施形態では、アンギュラ玉軸受）１４と、回転軸１３の他端側に配置され、ハウジング１２内で軸線方向に移動可能なスリーブ１５と、内輪１６ａが回転軸１３の他端側に外嵌され、外輪１６ｂがスリーブ１５に内嵌された複数（本実施形態では、２つ）の他端側軸受（本実施形態では、アンギュラ玉軸受）１６と、スリーブ１５とハウジング１２との間に介装されてこれらスリーブ１５及びハウジング１２に軸線方向に付勢力を付与して一端側軸受１４及び他端側軸受１６に定圧予圧を付与するバネ部材１７とを有している。なお、本実施形態では、回転軸１３の軸線方向において、一端側（図１中、左側）を前側と称し、他端側（図１中、右側）を後側とも称す。
【００１２】
ハウジング１２は、円筒状の外筒２０と、外筒２０の軸線方向一端側を閉塞するように外筒２０に嵌合固定されるフロントハウジング２１とを備えるハウジング本体２２と、外筒２０の軸線方向他端側に内嵌される略段付き円筒状の中蓋２３とを有している。ハウジング本体２２は、２つの他端側軸受１６のうち、少なくとも一端側の軸受を越えて延びる。
【００１３】
ハウジング本体２２の外筒２０の内周部には、ビルトインモータ２４のステータ２５が固定されている。ステータ２５は、電源線（不図示）から所定の電流が供給されることにより、内周部に回転磁界を発生する。また、回転軸１３の軸線方向中間の外周部には、ロータ２６がステータ２５と対向して固定されており、ステータ２５が発生した回転磁界により回転力を与えられて、回転軸１３を回転する。
【００１４】
ハウジング本体２２のフロントハウジング２１の内周面には、複数の一端側軸受１４の外輪１４ｂが内嵌されている。また、複数の一端側軸受１４の外輪１４ｂは、後側の一端側軸受１４の外輪１４ｂをフロントハウジング２１の内周面後側に形成された内向き段部２７に当接させ、外輪１４ｂ同士の間に配置された間座２８を介して、フロントハウジング２１に押さえ板２９を固定することで軸方向に規制されている。
【００１５】
複数の一端側軸受１４の内輪１４ａは、回転軸１３の軸線方向一端側の外周面に外嵌される。また、複数の一端側軸受１４の内輪１４ａは、後側の一端側軸受１４の内輪１４ａを回転軸１３の外周面に形成された段部１３ａに当接させ、内輪１４ａ同士の間に配置された間座３０を介して、回転軸１３の外周面に形成された雌ねじ部１３ｂに押さえナット３１を螺合することで軸方向に規制されている。
【００１６】
中蓋２３は、軸線方向一端側に形成された内側円筒部４０と、軸線方向他端側に形成された内側円筒部４０よりも大径の外側円筒部４１とを有しており、内側円筒部４０においてハウジング本体２２の軸線方向他端側に内嵌され、外側円筒部４１の内側円筒部４０側の端面において外筒２０の後端面に当接する。なお、内側円筒部４０の外側部分は、外側円筒部４１のように外径が円筒形状のものに限らず、他の形状であってもよい。
【００１７】
内側円筒部４０の外側円筒部４１側の端面には、軸線方向に沿って延びる所定深さのバネ収容穴４３が円周方向に複数穿設されている。これらバネ収容穴４３は、バネ部材１７を収容しつつ、その底面でバネ部材１７の軸線方向一端を係止する。中蓋２３は、スリーブ１５に軸線方向に着脱可能に外挿されており、内側円筒部４０の内周面の軸線方向両端側には、スリーブ１５との隙間をシールするシール部材としてのＯリング４５を保持している。これらＯリング４５は、スリーブ１５と中蓋２３との隙間に塗布された粘性流体としてのシリコンオイル４６をこの隙間に封入する。
【００１８】
ハウジング本体２２の外筒２０と中蓋２３とは別部品として製作されており、互いの締結を解除して軸線方向に相対移動させることで着脱可能である。このため、着脱前後での同軸度再現性を高めるように、ハウジング本体２２の外筒２０の内周面と中蓋２３の内側円筒部４０の外周面との嵌合部４７での寸法を０〜５μｍ程度の微小しめ代としている。
【００１９】
また、この嵌合部４７において、ハウジング本体２２の外筒２０の内周面と中蓋２３の内側円筒部４０の外周面との、片側もしくは両側に耐摩耗性メッキ処理（例えば、硬質クロムメッキ処理）が施されており、繰り返しの着脱による寸法変化を抑制している。
【００２０】
さらに、本実施形態のように、内側円筒部４０の前側外周面を後側外周面より若干小径とすることで、ハウジング本体２２と中蓋２３との嵌合部４７の軸線方向幅を短くし、中蓋２３が傾きながら着脱された時に外筒２０の内周面が抉られることを抑制している。
【００２１】
スリーブ１５は、軸線方向の全長に亙ってハウジング１２の中蓋２３の内側円筒部４０の内径よりも小径とされて中蓋２３に内挿される略円筒状のスリーブ本体５０と、このスリーブ本体５０の端面と当接し、スリーブ本体５０より大径の板状のバネ受け５１と、スリーブ本体５０にバネ受け５１を着脱可能に取り付けるボルト５２とを有している。なお、スリーブ本体５０とバネ受け５１とが着脱可能であれば、バネ受け５１はボルト締結以外の他の手段を用いて固定されてもよい。
【００２２】
スリーブ本体５０の内周面には、複数の他端側軸受１６の外輪１６ｂが内嵌されている。また、複数の他端側軸受１６の外輪１６ｂは、前側の他端側軸受１６の外輪１６ｂをスリーブ本体５０の内周面前側に形成された内向き段部５４に当接させ、外輪１６ｂ同士の間に配置された間座５５、及び外輪１６ｂとバネ受け５１との間に配置された押さえ環５６を介して、スリーブ本体５０にバネ受け５１を固定することで軸方向に規制されている。
【００２３】
また、複数の他端側軸受１６の内輪１６ａは、回転軸１３の軸線方向他端側の外周面に外嵌される。また、複数の一端側軸受１６の内輪１６ａは、前側の他端側軸受１６の内輪１６ａを回転軸１３の外周面に形成された段部１３ｃに当接させ、内輪１４ａ同士の間に配置された間座５８、及び他の間座５９を介して、回転軸１３の外周面に形成された雌ねじ部１３ｄに押さえナット６０を螺合することで軸方向に規制されている。これにより、回転軸１３は、フロントハウジング２１に設けられた一端側軸受１４と、スリーブ１５に設けられた他端側軸受１６とで回転自在に保持されている。
【００２４】
スリーブ１５のバネ受け５１は、ハウジング１２の中蓋２３のバネ収容穴４３と軸線方向で対向しており、バネ収容穴４３に収容され一端が係止されたバネ部材１７の他端を係止する。
【００２５】
バネ部材１７は、ハウジング１２の中蓋２３とスリーブ１５のバネ受け５１との間に介装されており、これにより、バネ部材１７の付勢力でスリーブ１５がハウジング１２に対して抜け出し方向に付勢されて軸線方向の位置を調整し、ハウジング１２の内向き段部２７によって規制される複数の一端側軸受１４と、スリーブ１５の内向き段部５４によって規制される複数の他端側軸受１６とに定圧予圧を付与する。
【００２６】
ここで、図１の主軸装置１１において、図３に示すような、スリーブ本体５０と中蓋２３との間に潤滑性の良いブッシュ７０を組み込む、スリーブ部分１５の構造変更について説明する。
【００２７】
この場合、スリーブ本体５０に固定されたバネ受け５１を、ボルト５２の締結を解除することでスリーブ本体５０から取り外し、必要によりバネ部材１７をバネ収容穴４３から抜き、さらに、中蓋２３をハウジング本体２２から抜く。これにより、図２に示すように、一端側軸受１４及び他端側軸受１６は、ハウジング本体２２と、回転軸１３と、スリーブ本体５０とに組み込んだままの状態で、バネ受け５１をスリーブ本体５０から、中蓋２３をハウジング本体２２からそれぞれ取り外すことができる。そして、中蓋２３とブッシュ７０を製作し、これらをハウジング本体２２内に組み込んで、再度バネ部材１７をバネ収容穴４３内に収容して、バネ受け５１をスリーブ本体５０に固定することで、スリーブ部分１５の構造変更を完了する。
【００２８】
従って、本実施形態の主軸装置１１は、一端側軸受１４及び他端側軸受１６を取り外すことなく、スリーブ部分１５の構造変更が容易に可能となり、また、スリーブ部分１５の構造変更によって軸受１４，１６に損傷を与えることがない。
【００２９】
なお、スリーブ部分１５の構造変更としては、ブッシュ７０の組み込み以外に、スリーブ１５と中蓋２３との間に接触部品、例えば転動体等を組み込む場合や、スリーブ１５と中蓋２３との間の隙間を変更する場合等があり、前者は、中蓋２３、転動体及びケージ等を製作して組み替えることにより、後者は、中蓋２３に追加工を施すことで、容易に構造変更を実施できる。
【００３０】
また、バネ受け５１を容易に取り外すことができるため、予圧を付与するためのバネ部材１７を容易に交換することができ、予圧の変更を容易に行うことができる。
【００３１】
さらに、スリーブ本体５０の外周面に塗布されるシリコンオイル４６のメンテナンス等も、一端側軸受１４及び他端側軸受１６を取り外すことがなく、容易に行なうことができ、メンテナンスによるこれら軸受１４，１６の損傷を防止することができる。また、同様の理由から、シリコンオイル４６を封入させているＯリング４５の交換や、スリーブ本体５０の外周面に塗布する粘性流体の量および種類の変更も、容易に行うことができる。したがって、スリーブ部分のメンテナンス不良による性能低下を防ぐことができ、軸受寿命まで主軸装置１１を使用することが可能となる。
【００３２】
加えて、上記の様に、スリーブ部分の境界条件（例えば隙間量や接触部品の種類、封入する粘性流体の種類・量）を変更したり、バネ部材１７の特性を変更したりすることが容易にできるため、スピンドル開発の際等にスピンドル特性を容易に変化させることができる。したがって、時間・コスト両面での効率的な開発が可能となる。
【００３３】
なお、本発明は、上述した実施形態のものに限定されるものでなく、適宜、変形、改良等が可能である。
本発明は、上記実施形態のような、軸受に定圧予圧が付与される主軸装置に限定されるものでなく、軸受に定位置予圧が付与される主軸装置にも適用可能である。この場合、例えば、スリーブ部分の構造変更は、中蓋をハウジング本体から取り外すことで行われている。
また、上記実施形態では、複数の一端側軸受及び複数の他端側軸受が使用されているが、一端側軸受及び他端側軸受はそれぞれ少なくとも一つ備えるものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る主軸装置の一実施形態を説明するための断面図である。
【図２】バネ受け及び中蓋を取り外した状態を説明するための断面図である。
【図３】スリーブ部分の構造変形の一例を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１１  主軸装置
１２  ハウジング
１３  回転軸
１４  一端側軸受
１４ａ  内輪
１４ｂ  外輪
１５  スリーブ
１６  他端側軸受
１６ａ  内輪
１６ｂ  外輪
１７  バネ部材
２２  ハウジング本体
２３  中蓋
５０  スリーブ本体
５１  バネ受け
【図１】
2009028868.tif 000003
【図２】
2009028868.tif 000004
【図３】
2009028868.tif 000005