(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転主軸を有する可搬型工作機械用主軸台において、
該主軸台の主軸駆動モータの出力を、該モータの出力軸の外周に一体的に設けたローラより、該ローラの周面及び外周リングの内周面の間を摩擦伝動する複数の遊星ローラ機構を介して外周リングに減速して伝動し、
そして該外周リングの先端側に回転物把持用チャック本体のコレットを取り付けると共に、外周リング及び回転物把持用チャック本体を共通の軸受けで支持することを特徴とする可搬型工作機械用主軸台。
【請求項２】
前記モータ出力軸の外周に設けたローラ表面を、摩擦係数の大きい材質で形成することを特徴とする請求項１に記載の可搬型工作機械用主軸台。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、旋盤やフライス盤等の回転主軸を有する工作機械の主軸台の改良に関するものであり、特に小型（可搬型）の工作機械（マイクロマシン）の主軸台に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、旋盤やフライス盤等の回転主軸を有する工作機械においては、ギヤやプーリによる減速機構を利用し、さらに回転軸受けとしてはベアリング方式、メタル方式、油静圧方式、又は空気静圧方式等を利用している。図３は従来のギヤ減速型の工作機械の主軸台構造を示すもので、モータ１の出力をギヤ伝動による減速機１６を介して減速している。図中、１７は主軸、１８は工作物（ワーク）を把持するチャック、１９は軸受け（ベアリング）である。
【０００３】
また、図４は従来のプーリ減速型の工作機械の主軸台構造を示すもので、モータ１の回転軸（出力軸）２２と該回転軸２２より大径のプーリ２０との間に無端ベルト２１を掛け渡して動力伝達することによりモータ１出力を減速している。ところで、このような旋盤等の工作機械によって加工される工作物は小さいものから大きいものまで千差万別である。とくに、最近では情報技術（ＩＴ）関連の小型部品の需要が増えており、このような小型部品を高精度で製造するための小型の工作機械（マイクロマシン）が要望されている。
【０００４】
しかしながら、工作機械の小型化には問題があり、そう簡単な話ではないというのが現状である。
つまり、モータを小型化するとトルクが小さくなるため、減速機を介在させてトルクを上げて駆動力を伝達することになるが、従来の例えばギヤによる減速機構の場合、減速機を小型化しようとすると当然内部のギヤ自体を小さくする必要がある。ところが、小型のギヤを精度良く製造しようとすると非常に手間がかかるため高価であり、それゆえ減速機だけでも数十万程度の値段になってしまう。
また、従来のプーリを用いたベルト伝動による減速機構の場合、各部品を小さくすると、スリップ等が生じ易く、回転精度の信頼性に難がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の問題に鑑みなされたもので、その目的とするところは、構造が簡単で、小型化でき、しかも安価なマイクロマシン用主軸台を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の可搬型の工作機械用主軸台は次のように構成している。すなわち、回転主軸を有する可搬型工作機械用主軸台において、
該主軸台の主軸駆動モータの出力を、該モータの出力軸の外周に一体的に設けたローラより、該ローラの周面及び外周リングの内周面の間を摩擦伝動する複数の遊星ローラ機構を介して外周リングに減速して伝動する。そして、該外周リングの先端側に回転物把持用チャック本体のコレットを取り付けて、さらに外周リング及び回転物把持用チャック本体を共通の軸受けで支持する。
小型化できれば、小さな部品を加工する場合に、従来のようにわざわざ大きな工作機械を動かす必要がなく、エネルギーの節約に寄与できる。また、工作機械を自由に持ち歩く事が出来るようになり、移動先で部品を加工することも可能である。
【０００７】
さらに、前記モータ出力軸の外周に設けたローラ表面は摩擦係数の大きい材質で形成される。
このように、摩擦係数の大きい材質を選択することにより、摩擦を利用し遊星ローラ機構を介して減速できると同時にモータの駆動力が確実に伝達される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
本実施形態では可搬型の工作機械用の主軸台（マイクロマシン用主軸台）について説明する。
図１は本発明に係るマイクロマシン用主軸台の構造を示す断面図であり、図２は本発明に係るマイクロマシン用主軸台の軸方向から見た要部断面図である。
図１，２において、１は主軸駆動用のモータであり、本体ケース８に横向きに取り付ける。１３は該モータ１の出力軸（回転軸）である。該モータ１は、径が１０ｍｍ程度の小型のものを使用する。小型のモータを使用することで工作機械の小型化を実現する。なお、前にも述べたように、小型のモータの場合トルクが小さいので、減速機構を介在させトルクを上げて駆動力を伝達するようにしている。
【０００９】
モータ１の出力軸１３の基端部にはモータナット３を取り付ける。
モータ１の出力軸１３の外周にはこれと一体的にサンローラ６を設けている。よって、該サンローラ６は上記出力軸１３と一体で回転する。本発明では、摩擦を利用して減速を行うため、サンローラ６の表面は摩擦係数の大きい材質で形成される。
【００１０】
上記サンローラ６の回りにはその周面を摩擦伝動する複数の遊星ローラ機構を設けている。この遊星ローラ機構は、ケース８に内装された遊星ベース２に一端を遊転自在に軸支された遊星シャフト４と該遊星シャフト４に取り付けた遊星ベアリング５とからなる。本実施形態では、図２に示すように、サンローラ６の回りに３つの遊星ローラ機構を設けているが、本発明は勿論これに限定するものではない。
【００１１】
また、上述の遊星ローラ機構が内接する外周リング７を外周ベアリング９によってケース８内に軸受けする。さらに、外周ベアリング９はベアリング押さえ１１によってケース内８に固定されている。本実施形態では、上記外周リング７は、たとえばステンレス（ＳＵＳ）等で形成される。また、外周リング７の先端側には、回転物把持用のコレット１０が取り付けられており、例えばバイト１５で切削加工する工作物（ワーク）１４を上記コレット１０に挿入してナット１２で固定する。上記コレット１０とナット１２を合せて回転物把持用チャック本体を構成する。
【００１２】
本発明に係るマイクロマシン用主軸台は以上のようにして構成されており、マイクロマシンの主軸駆動モータ１の出力を、該出力軸１３の外周に一体的に設けたサンローラ６及び該サンローラ６の周面を摩擦伝動する複数の遊星ローラ機構を介し、摩擦を利用して減速する。そして、該遊星ローラ機構を内接する外周リング７に摩擦伝動するとともに、該外周リング７と回転物把持用チャック本体とを一体化して共通の軸受けで支持し、該チャック本体を駆動する構造としたことで、減速機構と主軸とを一体化した安価な構成とすることができる。
【００１３】
そして、小型モータと上述の摩擦を利用した減速機構により、簡単な構造で小型化でき、従来小型化のネックになっていた高価な小型ギヤ等を使用しないので安価に構成できる。
このように小型化できれば、小さな部品を加工する場合に従来のようにわざわざ大きな工作機械を動かす必要がなくなり、エネルギーの節約に寄与できる。さらには、工作機械そのものを自由に持ち歩くことが出来るようになり、移動先で部品を加工することも可能である。
【００１４】
このように本発明に係るマイクロマシン用主軸台は、小型のモータを使用し、摩擦を利用した減速機構を介在させ、トルクを上げて駆動力を伝達する、言うなればモータの減速と主軸回転兼用の剛性のある小型回転体構造である。
具体的には、定格出力１Ｗ、定格トルク０．５ｍＮｍ、最大トルク１ｍＮｍ、径が１０ｍｍのモータを使用して、ワーク直径５ｍｍ、切削速度２３．６ｍ／ｍｉｎにて外径直線加工を行ったところ、加工形状は、表面粗さが平均値で０．０４μｍ、最大０．５０μｍ、真円度０．１９μｍを実現できた。これは汎用ＮＣ機の加工精度をはるかに越えており精密旋盤の精度といえる。
この精度は、従来のマイクロマシン加工では実現できないものであり、本主軸台が実切削可能なマイクロマシン用主軸台であることを証明するものである。この精度を実現できたのは、減速機構と回転体とチャックを一体構造にし、ラジアル剛性２．８Ｎ／μｍ、回転振れ０．１μｍの精度を実現したからである。
【００１５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、回転主軸を有する可搬型工作機械用主軸台において、該主軸台の主軸駆動モータの出力を、該モータの出力軸の外周に一体的に設けたローラより、該ローラの周面及び外周リングの内周面の間を摩擦伝動する複数の遊星ローラ機構を介して外周リングに減速して伝動し、そして該外周リングの先端側に回転物把持用チャック本体のコレットを取り付け、更に外周リング及び回転物把持用チャック本体を共通の軸受けで支持する構成とすることにより、減速伝動機構を簡素化して装置全体を小型化でき、しかもギヤ等の高価な部品や複雑な機構を省いて安価にできる。
減速機構と主軸とを一体化した安価な構成とすることができる。
【００１６】
こうして小型化できることにより、小さな部品を加工する場合に従来のようにわざわざ大きな工作機械を動かす必要がなく、エネルギーの節約にもなり、また工作機械を自由に持ち歩く事が出来るようになり、移動先での加工も可能になる。
また、外周リングと回転物把持用チャック本体とを一体化して共通の軸受けで支持することにより、減速機構と回転体とチャックを一体構造にし、これにより外周リングの回転を直接チャックに伝えるから、ラジアル剛性が強く回転振れが少なくなり、高精度の加工が可能となる。
さらに、上記モータ出力軸の外周に設けたローラ表面を摩擦係数の大きい材質で形成されることにより、摩擦を利用し遊星ローラ機構を介して減速できるとともに、モータ駆動力を確実に伝達できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るマイクロマシン用主軸台の構造を示す断面図である。
【図２】本発明に係るマイクロマシン用主軸台の軸方向から見た要部断面図である。
【図３】従来例の構造を示す図である。
【図４】他の従来例の構造を示す図である。
【符号の説明】
１  モータ
２  遊星ベース
３  モータナット
４  遊星シャフト
５  遊星ベアリング
６  サンローラ
７  外周リング
８  ケース
９  外周ベアリング
１０  コレット
１１  ベアリング押さえ
１２  ナット
１３  モータ回転軸
１４  ワーク
１５  バイト
１６  ギヤ式減速機
１７  主軸
１８  チャック
１９  ベアリング
２０  プーリ
２１  ベルト
２２  モータ出力軸
２３  管内作業用部材
【図１】
0003789363.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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