(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物の一端面をバッキングプレートに押圧し、かつ、外周面もしくは内周面をシューで受けた状態で、上記バッキングプレートを回転させることにより被加工物に回転を与えつつ、その被加工物にクーラントをかけながら所要部位に砥石を揺動させて押し付けることによって超仕上げ加工を施す超仕上げ盤において、
上記バッキングプレートを固着して回転させる主軸がビルトインモータ主軸であり、このビルトインモータ主軸は、ハウジングに対してその両端部において転がり軸受により支持された軸と、その軸に上記両端部の転がり軸受の間に固着されたモータのロータと、そのロータに対向してハウジング内に配置されたモータのステータを備え、上記両端部の転がり軸受のうち一方の転がり軸受が、上記ハウジングの一端側の内周面に対して着脱自在に挿入された軸受ケース内に収容され、この軸受ケースの外径寸法はモータステータの外径寸法よりも大きいとともに、
上記ハウジングの周囲に冷却液通路が形成され、その冷却液通路には、上記クーラントが冷却液として流されるように構成され、かつ、
上記軸受ケース内には、当該軸受ケース内に収容された転がり軸受に対して予圧を付与する予圧付与機構が収容されていることを特徴とする超仕上げ盤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超仕上げ盤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
転がり軸受の内輪または外輪（以下、軌道輪と称する）の起動面を超仕上げ加工する超仕上げ盤においては、一般に、被加工物である軌道輪の端面ををバッキングプレートに押圧するとともに、内輪の場合は内周面を、外輪の場合には外周面をシューで受けた状態で、バッキングプレートを回転させることによって軌道輪に回転を与え、その状態でクーラントをかけながら超仕上げ砥石を揺動させて軌道面に押し付ける。
【０００３】
このような超仕上げ盤においては、従来、バッキングプレートに回転を与える主軸とその駆動機構は、図３に例示するような構造が一般的に採用されている。
すなわち、バッキングプレート３１が装着される主軸３２は、ハウジング３２１内に転がり軸受（図示せず）を介して回転軸３２２を回転自在に支承した構造を有し、主軸台３３上に固定されている。回転軸３２２には、その一端側にバッキングプレート３１が装着されるとともに、他端側には主軸プーリ３４が装着されている。主軸台３３の上には、モータ架台３５を介して駆動モータ３６が配置されており、この駆動モータ３６に出力軸に取り付けられたモータプーリ３７と上記した主軸プーリ３４とにベルト３８が掛け回されることにより、駆動モータ３６の回転が主軸３２に伝達される。
【０００４】
この図３は内輪用のセッティングをした例を示しており、被加工物である内輪Ｗは、その内径面においてシュー（図示せず）で支持された状態で、ローラＲによってバッキングプレート３１に端面が押し付けられ、その状態でバッキングプレート３１が回転することによって回転が与えられる。その内輪Ｗの回転状態において、クーラントをかけながら超仕上げ砥石Ｓを揺動させつつ軌道面に押し付けることによって、軌道面の超仕上げを行うことができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のようなベルト駆動方式の主軸を採用した超仕上げ盤においては、駆動モータ３６の振動が主軸３２に伝わる問題のほか、主軸３２の回転速度を上げるとベルト３８の振動が大きくなり、加工精度に影響を与えるという問題がある。特に、ハードディスク等に用いられる小径型番やミネチュアの転がり軸受においては、軌道輪の超仕上げ加工時における回転の静粛性を得ることが、ＮＲＲＯ（非同期振れ）を低減させるための重要な対策の一つとなっている。
【０００６】
しかしながら、このような小径型番やミネチュアの転がり軸受の軌道輪の超仕上げ加工においては、軌道輪を２００００ｒｐｍにも及ぶ高速で回転させる必要があり、上記したベルト駆動方式の主軸を用いる場合、振動を抑制することは容易ではない。
【０００７】
ベルトの走行による振動を抑える一つの対策として、主軸の内部にモータを内蔵させる、いわゆるビルトインモータ主軸を採用することが考えられる。しかしながら、このような超仕上げ盤の主軸のように相当の剛性が要求され、かつ、軸の振れが許されない場合、
回転軸は継ぎ目のない一本ものとし、かつ、その両端部において軸受で支持する必要があり、モータのロータはその中間に取り付ける必要がある。また、モータのステータはそのロータに対応する位置にハウジング内に配置する必要がある。
【０００８】
そのため、両端部の軸受のうち少なくとも一方の軸受に、ロータの径よりも大きな外径の軸受を用いなければ、軸受を交換すべくハウジングからロータが一体化された軸を抜くことが困難であり、また、組み立て時にハウジング内にステータを挿入するためには、ハウジングの一端側にそのステータよりも大径の入口を形成する必要があるなどの制約がある。そして、転がり軸受においては、一般に、許容回転数が径に反比例するため、大きな径の軸受を用いると、上記のように２００００ｒｐｍにも及ぶ高速回転で回転させることができなくなってしまう。
【０００９】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、比較的簡単でコンパクトな構成のもとに、組み立てや軸受の交換が容易で、しかも高速回転が可能で、振動の発生を可及的に少なくすることのできるビルトインモータ主軸を用いて、低コストでありながらＮＲＲＯの低減を達成することのできる超仕上げ盤の提供を目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、  本発明の超仕上げ盤は、被加工物の一端面をバッキングプレートに押圧し、かつ、外周面もしくは内周面をシューで受けた状態で、上記バッキングプレートを回転させることにより被加工物に回転を与えつつ、その被加工物にクーラントをかけながら所要部位に砥石を揺動させて押し付けることによって超仕上げ加工を施す超仕上げ盤において、上記バッキングプレートを固着して回転させる主軸がビルトインモータ主軸であり、このビルトインモータ主軸は、ハウジングに対してその両端部において転がり軸受により支持された軸と、その軸に上記両端部の転がり軸受の間に固着されたモータのロータと、そのロータに対向してハウジング内に配置されたモータのステータを備え、上記両端部の転がり軸受のうち一方の転がり軸受が、上記ハウジングの一端側の内周面に対して着脱自在に挿入された軸受ケース内に収容され、この軸受ケースの外径寸法はモータステータの外径寸法よりも大きいとともに、上記ハウジングの周囲に冷却液通路が形成され、その冷却液通路には、上記クーラントが冷却液として流されるように構成され、かつ、上記軸受ケース内には、当該軸受ケース内に収容された転がり軸受に対して予圧を付与する予圧付与機構が収容されていることによって特徴づけられる。
【００１１】
本発明の超仕上げ盤は、その主軸としてビルトインモータ主軸を用い、そのビルトインモータ主軸の軸の両端部をそれぞれ支持する転がり軸受のうちの一方を、ハウジングに対して着脱自在の軸受ケース内に挿入することによって、組み立てや軸受交換の作業性を良好なものとしながら、転がり軸受として大径のものを用いることなく、従って高速回転を可能とし、その主軸の冷却液としてクーラントを用いることで装置を簡素化し、更に軸受ケース内に、その内部に収容されている転がり軸受に対する予圧付与機構を内蔵させることにより、主軸の剛性を高めるとともに、軸をハウジングに対して固定することを可能として、目的を達成するものである。
【００１２】
すなわち、本発明の超仕上げ盤に用いられるビルトインモータ主軸は、一方の軸受を直接的にハウジングに組み込むのではなく、ハウジングの一端側内周面に着脱自在に挿入される軸受ケース内に組み込むことにより、その軸受ケース内に挿入される転がり軸受を任意に小径のものとして高速回転に対応可能とし、かつ、この軸受ケースをハウジングから取り外すことによってモータのステータを容易にハウジング内に組み込むことができるとともに、軸受の交換も容易となる。
【００１３】
そして、このようなビルトインモータ主軸を用いることにより、被加工物を高速回転させて振動の発生の抑制を図ることができ、しかも、超仕上げ加工時に被加工物にかけるクーラントを冷媒として用いることにより、通常は必要である専用の冷却装置を不要とすることができる。
【００１４】
更に、モータのロータの外径より大きく、かつ、主軸に組み付けられる転がり軸受の外輪より小さい第１の組み込み基準と、モータのロータを挟んで軸受ケースと当接する第２の組み込み基準を設け、軸受ケースの転がり軸受を、軸受ケースと主軸の間で予圧を付与する予圧付与機構を設けることで、主軸をハウジングに固定することが可能となり、しかも主軸の剛性を高めることができる。
このようにすれば、モータのロータが固着され、かつ、転がり軸受が組み付けられた状態で主軸をハウジングから引き抜くことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明を玉軸受の内輪用の超仕上げ盤に適用した実施の形態における主軸の軸平行断面図であり、図２はその右側面図である。なお、この実施の形態においても、被加工物Ｗである玉軸受の内輪は、内径シュー（図示せず）によってその内径面において支えられ、かつ、ローラＲによって後述するバッキングプレート１０に押し付けられた状態で回転が与えられ、クーラントをかけながら超仕上げ砥石Ｓを押し付けつつ揺動させることによって、その軌道面が超仕上げされる点においては従来の超仕上げ盤と同等である。また、この実施の形態は、図３に示したものと同等の超仕上げ盤の主軸台３３上に載せられる。
【００１６】
さて、ハウジング１内に、回転軸２がその両端部においてそれぞれ２個のアンギュラ玉軸受３，３および４，４によって支持された状態で収容されている。この回転軸２の中間部分には、モータロータ５が一体に固定されているとともに、そのモータロータ５の外周面に対向するように略筒形をしたモータステータ６がハウジング１の内周面に取り付けられており、これらでビルトインモータを構成している。
【００１７】
回転軸２を図中右側（以下、前側と称する）の端部において支持するアンギュラ玉軸受３，３は、その外輪がハウジング１の前側端部に形成された軸受収容孔１ａに嵌め込まれている。回転軸２の前端部には、その外周面に形成されている雄ねじに内輪押さえ７がねじ込まれており、この内輪押さえ７によってアンギュラ玉軸受３，３の内輪が押圧される。また、ハウジング１の前端面には前蓋８がねじ止めされ、この前蓋８によってアンギュラ玉軸受３，３の外輪が押圧されている。そして、回転軸２の前端面には、バッキングプレート取り付け用フランジ９がインロー付きねじによって固着されており、このバッキングプレート取り付け用フランジ９にバッキングプレート１０が取り付けられている。
【００１８】
一方、回転軸２を図中左側（以下、後側と称する）の端部において支持するアンギュラ玉軸受４，４は、軸受ケース１１の軸受収容孔１１ａに嵌め込まれている。軸受ケース１１は、後側に外フランジ部１１ｂが、前側に内フランジ部１１ｃが形成された略円筒体であって、その外周面９ｄがハウジング１の後側端部に形成されたケース収容孔１ｂに嵌め込まれた状態で、外フランジ部１１ｂにおいてハウジング１の後側端面にねじ（図示略）で固定されている。ハウジング１のケース収容孔１ｂは、その内径寸法がモータステータ６の外径寸法よりも大きく、前記した軸受収容孔１ａと同軸に形成されている。
【００１９】
軸受ケース１１内には、２個のアンギュラ玉軸受４，４のほか、これらに予圧を付与するための機構が収容されている。すなわち、アンギュラ玉軸受４，４のうち前方側の外輪に隣接してカラー１２が配置されており、このカラー１２と軸受ケース１１の内フランジ部１１ｃとの間に複数の圧縮コイルバネ１３が介在配置されており、これらの圧縮コイルバネ１３によって外輪が後方に、つまり回転軸２に圧入固定された内輪に対して接近する向きに押圧され、これによって各アンギュラ玉軸受４，４に予圧が付与される。
【００２０】
また、回転軸２の後端部に形成された雄ねじにナット１４がねじ込まれ、このナット１４のねじ込みにより回転軸２を後方に引っ張ると同時にアンギュラ玉軸受４，４の内輪を押圧するようになっている。
【００２１】
軸受ケース１１の後端には、後蓋１５が装着されている。この後蓋１５は後側のアンギュラ玉軸受４，４に対して潤滑用のオイルミストを供給すべく、軸受ケース１１に形成されたミスト通路１１ｄに連通するミスト通路１５ａとその配管用のねじ孔１５ｂ、並びにミスト排出用通路１５ｃが形成されている。
【００２２】
また、ハウジング１には、前側のアンギュラ玉軸受３，３に対して潤滑用のオイルミストを供給するためのミスト配管用のねじ孔１ｃと、インバータを主体とするモータ駆動回路からの駆動信号をビルトインモータに供給する信号線を接続するためのねじ孔１ｄが形成されている。
【００２３】
更に、ハウジング１の両側面には冷却ジャケット１６，１６が取り付けられており、これらの各冷却ジャケット１６，１６内に形成されている冷却液通路（図示せず）は、ハウジング１の底部に形成されている冷却液通路１ｅに連通している。そして、これらの冷却液通路は、ハウジング１上面に設けられた冷却液入口１６ａおよび冷却液出口１６ｂに連通しており、これらの出入口１６ａ，１６ｂを通じて冷却ジャケット１６，１６に冷却液が流される。そして、この冷却液として、超仕上げ加工時において被加工物Ｗにかけられるクーラントが用いられている。
【００２４】
以上の実施の形態の組み立てに際しては、軸受ケース１１を取り付ける前に容易にモータステータ６をハウジング１内に組み込むことができ、その後、回転軸２の組み込みに際しては、例えば、後側のアンギュラ玉軸受４，４並びに圧縮コイルばね１３等の予圧付与機構を組み付けた軸受ケース１１をハウジング１に装着した状態で、外組みにより前側のアンギュラ玉軸受３，３を組み付けた回転軸２を前側から圧入してナット１４をねじ込めばよい。
【００２５】
また、前側もしくは後側のアンギュラ玉軸受３もしくは４の交換に際しては、前蓋８を取り外すとともに、ナット１４を外して回転軸２を前側のアンギュラ玉軸受３，３ごと前方に引き抜けばよい。
【００２６】
そして、後側のアンギュラ玉軸受４，４を軸受ケース１１を介してハウジング１内に組み込んでいるため、このアンギュラ玉軸受４，４のサイズを、モータロータ５やモータステータ６のサイズに係わらず任意に選定して最適とすることができ、回転軸２を高速回転させるための妨げとはならない。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によると、被加工物を回転させるための主軸として、回転軸両端部を支承する転がり軸受のうちの一端側を、ハウジングに対して着脱自在に装着された軸受ケース内に収容したビルトインモータ主軸を用いているので、ハウジング内に組み込むモータステータや回転軸に固着されるモータロータのサイズに係わりなく、当該軸受ケース内に収容する転がり軸受のサイズを任意の最適なものとすることができ、容易に高速回転を達成することができると同時に、ハウジング内にモータステータを組み込むことが容易であり、また、転がり軸受の交換作業も容易となる。そして、ベルトを使用しないが故に振動の発生を抑制することができ、高速回転が可能でしかも静粛な主軸が得られる。そして、このような構成を採用することにより、モータをビルトインしながらも図３に示した従来の主軸と同等のサイズとすることも可能である。
【００２８】
また、本発明の超仕上げ盤によると、主軸の冷却液として超仕上げのクーラントを用いるので、専用の冷却装置を用いる必要がなくなり、コストを低減しながら、高速回転で被加工物を回転させて振動を抑制することが可能となり、小径やミネチュアの転がり軸受の軌道輪の超仕上げ盤として用いて、ＮＲＲＯの有効な対策となり得る。
【００２９】
更に、上記の軸受ケース内に転がり軸受に予圧を付与する予圧付与機構を収容しているので、予圧を付与することで軸をハウジングに固定することができる結果、モータのロータが固着され、かつ、転がり軸受が組み付けられた状態で軸をハウジングから引き抜くことが可能となると同時に、主軸の剛性を固めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態に適用されるビルトインモータ主軸の軸平行断面図である。
【図２】  図１の右側面図である。
【図３】  従来の転がり軸受の軌道輪の超仕上げ盤の主軸およびその駆動機構の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１  ハウジング
２  回転軸
３，４  転がり軸受
５  モータロータ
６  モータステータ
１０  バッキングプレート
１１  軸受ケース
１３  圧縮コイルばね
１６  冷却ジャケット
Ｗ  被加工物
【図１】
0003814783.tif 000002
【図２】
0003814783.tif 000003
【図３】
0003814783.tif 000004