JP2001347409A - 回転振動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 出力軸の軸方向の微小振動に伴う摩耗および
焼付きを防止することができるようにした回転振動装置
を提供することである。 【解決手段】 機械主軸の回転が伝達される出力軸１２
にカムプレート２６を取付け、そのカムプレート２６の
カム面２９側に対向配置したカムフォロア台３０で複数
のカムフォロア３４を回転自在に支持し、弾性部材３７
の弾力によりカムプレート２６をカムフォロア３４に押
し付け、出力軸１２の回転時に、カムフォロア３４に対
するカム面２９の接触によって出力軸１２を軸方向に微
小振動させる。出力軸１２をスライド軸受７により軸方
向に移動自在に支持し、出力軸１２の軸方向の微小振動
に伴う摩耗および焼付きを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、切削工具等のツ
ールを回転させつつ軸方向に微小振動させるようにした
回転振動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】研削加工、ホーニング加工、リーマ加工
等の加工において、機械主軸の回転をツールに伝えると
共に、そのツールを軸方向に微小振動させるようにした
回転振動装置として、実開平７−２７７３４号公報、特
開平１０−５０５号公報、および特開２０００−５９８
３号公報に記載されたものが従来から知られている。

【０００３】上記各公報に記載された回転振動装置は、
ツールの回転中に、そのツールをカム機構によって微小
振動させるため、ワークをきわめて能率よく加工するこ
とができると共に切り粉が分断されるため、切り粉の排
出が容易であるという特徴を有する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記公報に
記載された回転振動装置においては、ツールを支持する
出力軸を入力軸等の部材によってメタルタッチの接触に
より軸方向に摺動自在に支持する構成であるため、出力
軸の摺動部の抵抗が大きい。このため、出力軸が軸方向
に微小振動することにより、出力軸の摺動部で摩耗が生
じ、あるいは焼付きが生じるという不都合がある。ま
た、出力軸の摺動部に、その出力軸の微小振動を可能と
する隙間を設ける必要があるため、出力軸の回転精度が
悪く、前記摺動部の摩耗によってその回転精度がさらに
悪化するという不都合もある。

【０００５】この発明の課題は、ツールを支持する出力
軸の軸方向の微小振動に伴う摩耗や焼付きを少なくし、
出力軸を軸方向にきわめて円滑に微小振動させることが
できるようにした回転振動装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、この発明においては、支持筒内に設けられた機械
主軸によって回転駆動され、先端部にツールが取付けら
れる出力軸をスライド軸受によって軸方向に移動自在に
支持し、その出力軸にカム面を一側に有するリング状の
カムプレートを固定し、そのカムプレートのカム面に対
向配置したリング状のカムフォロア台を前記支持筒に回
り止めされたハウジング内に組み込んで軸方向に非可動
に支持し、そのカムフォロア台に支持されたピンをカム
フォロア台の周方向に等間隔に設け、各ピンによってカ
ムフォロアを回転自在に支持し、そのカムフォロア台に
カムプレートのカム面を押し付ける弾性部材を設けた構
成を採用したのである。

【０００７】上記のように、ツールが取り付けられる出
力軸をスライド軸受によって支持することにより、出力
軸の微小振動に伴う摩耗や焼付きを少なくし、前記出力
軸を軸方向にきわめて円滑に微小振動させることができ
る。

【０００８】ここで、スライド軸受として、出力軸を回
転自在に、かつ軸方向に非可動に支持する軸受内筒と、
前記ハウジングに回り止めされた軸受外筒と、その両筒
間に組み込まれ、軸方向に並ぶ複数のポケットを周方向
に間隔をおいて形成した保持器と、その保持器の各ポケ
ット内に組み込まれた転動体とから成るものを採用する
ことにより、出力軸の軸方向の移動時に転動体が転がり
移動するため、出力軸をより円滑に微小振動させること
ができる。

【０００９】この発明に係る回転振動装置において、カ
ムプレートのカム面をカムプレートの後面側に設ける
と、そのカム面に対向配置されたカムフォロア台のカム
フォロアによって切削等の加工時に出力軸に付与される
軸方向の負荷を受けることができるため、きわめて大き
な負荷を受けることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１は、回転振動装置としてス
ピンドルユニットを示す。このスピンドルユニットは、
ハウジング１を有する。ハウジング１は円筒状をなし、
外周にはフランジ２が設けられている。上記フランジ２
は機械主軸Ａを支持する支持筒Ｂの先端面に衝合され、
複数のボルト３の締付けによって支持筒Ｂに固定されて
いる。

【００１１】前記ハウジング１の先端にはフロントカバ
ー４が取付けられ、後端にはボトムカバー５が取付けら
れている。また、ハウジング１の内周には内向きフラン
ジ６が設けられている。

【００１２】前記ハウジング１の内部には、前記フロン
トカバー４と内向きフランジ６間にスライド軸受７が組
み込まれている。スライド軸受７は軸受外筒７ａと、軸
受内筒７ｂと、その両筒７ａ、７ｂ間に組み込まれた円
筒状の保持器７ｃとを有し、前記保持器７ｃに軸方向に
間隔をおいて並ぶ複数のポケット７ｄを周方向に間隔を
おいて形成し、各ポケット７ｄ内にボールから成る転動
体７ｅを組み込んでいる。また、軸受外筒７ａの両端部
内周に一対の止め輪７ｆを取り付けて保持器７ｃの軸方
向の移動量を制限している。

【００１３】ここで、転動体７ｅの外径は軸受外筒７ａ
と軸受内筒７ｂ間に形成された間隔より大きく、各転動
体７ｅに予圧が付与されている。

【００１４】上記スライド軸受７は、軸受外筒７ａをハ
ウジング１の内周に圧入して、軸受内筒７ｂを軸方向に
移動自在とし、その軸受内筒７ｂの後端部に設けられた
回り止めピン８を内向きフランジ６に形成されたピン孔
９に係合して軸受内筒７ｂを回り止めしている。

【００１５】スライド軸受７における軸受内筒７ｂの内
側には、一対の軸受１０と、その軸受１０間の間隔を一
定に保持する間座１１とが組み込まれ、前記一対の軸受
１０によって出力軸１２が支持されている。

【００１６】出力軸１２は上記一対の軸受１０によって
軸受内筒７ｂに対して回転自在とされ、軸方向には軸受
内筒７ｂと共に移動するようになっている。

【００１７】出力軸１２と軸受内筒７ｂを一体に移動さ
せるため、ここでは、軸受内筒７ｂの後端部内周にフラ
ンジ１３を設け、かつ、先端部内周に雌ねじ１４を形成
し、その雌ねじ１４にねじ係合した押圧リング１５の締
付けによって前記フランジ１３に後端側の軸受１０を押
し付けている。また、出力軸１２の先端部外周に肩部１
６を設け、かつ後端部外周に雄ねじ１７を形成し、その
雄ねじ１７にねじ係合したナット１８の締付けにより、
先端側の軸受１０を肩部１６に押し付けている。

【００１８】前記出力軸１２の先端部は前記フロントカ
バー４を貫通し、外部に臨む先端部にツールＴを着脱自
在に保持するコレットチャック１９が取り付けられてい
る。コレットチャック１９は、図では詳細に示されてい
ないが、出力軸１２の先端部外周に形成された雄ねじ２
０に締付ナット２１をねじ係合し、その締付ナット２１
の締付けによって出力軸１２のテーパ孔２２に挿入され
たコレット２３を軸方向に押圧して、コレット２３を縮
径させ、その縮径されるコレット２３でツールＴのシャ
ンクＳを挟持するようにしている。

【００１９】また、出力軸１２の後端部は、ボトムカバ
ー５をスライド自在に貫通し、外部に臨む後端部に角軸
部２４が設けられている。角軸部２４は機械主軸Ａの先
端面に設けられた角孔ａ内にスライド自在に挿入され、
前記角軸部２４と角孔ａの係合によって機械主軸Ａの回
転が出力軸１２に伝えられるようになっている。

【００２０】図２に示すように、出力軸１２には、ハウ
ジング１の内向きフランジ６とボトムカバー５間に位置
する部分にカラー２５とリング状のカムプレート２６と
が嵌合されている。カムプレート２６はキー２７により
出力軸１２に回り止めされて出力軸１２と共に回転する
ようになっている。また、カムプレート２６は出力軸１
２の雄ねじ１７にねじ係合したナット２８の締付けによ
りカラー２５に押し付けられて軸方向に非可動とされて
いる。

【００２１】カムプレート２６の前面にはカム面２９が
形成されている。カム面２９は図５に示すように、山２
９ａと谷２９ｂとが周方向に交互に並ぶ波状をなしてい
る。

【００２２】ここで、山２９ａの頂きと谷２９ｂの底間
の高さｈは、切削あるいは研削に応じて適宜に決定す
る。

【００２３】図２に示すように、カムプレート２６のカ
ム面２９側にはリング状のカムフォロア台３０が設けら
れている。このカムフォロア台３０は図１に示すボルト
３１の締付けによってハウジング１の内向きフランジ６
に固定されている。

【００２４】図２および図３に示すように、カムフォロ
ア台３０には前記カムプレート２６と対向する面に３つ
の収容凹部３２が周方向に１２０°の間隔をおいて形成
され、各収容凹部３２の外壁部と内壁部によってピン３
３の両端部が支持され、各ピン３３を中心にして転がり
軸受から成るカムフォロア３４が回転自在に支持されて
いる。

【００２５】また、カムプレート２６の背面側には、そ
のカムプレート２６を回転自在に支持するスラスト軸受
３５と、一対のワッシャ３６とが組み込まれている。ま
た、一対のワッシャ３６間に皿ばねから成る弾性部材３
７が組み込まれ、その弾性部材３７によってカムプレー
ト２６が複数のカムフォロア３４に押し付けられてい
る。

【００２６】いま、機械主軸Ａを回転すると、その回転
は出力軸１２に伝達される。その出力軸１２の回転時、
カムプレート２６も同時に回転し、カム面２９はカムフ
ォロア３４の外周に接触する状態で回転するため、出力
軸１２は回転しつつ軸方向に微小振動する。

【００２７】このため、出力軸１２の先端部のコレット
チャック１９によってツールＴのシャンクＳを挟持をし
ておくことにより、ツールＴは回転しつつ軸方向に微小
振動し、前記ツールＴが切削用ツールの場合に、そのツ
ールＴによってワークをきわめて能率よく切削すること
ができると共に、研削用ツールの場合に、そのツールＴ
によってワークを能率よく研削することができる。

【００２８】ここで、出力軸１２はスライド軸受７によ
って支持されているため、出力軸１２が軸方向に微小振
動すると、その出力軸１２と共に軸受内筒７ｂも軸方向
に微小振動する。このとき、転動体７ｅは転がり移動す
るため、出力軸１２の移動抵抗はきわめて小さい。この
ため、出力軸１２はきわめて円滑に軸方向に微小振動す
ると共に、その微小振動に伴う摩耗や焼付きを防止する
ことができる。また、微小振動が円滑なため、長期にわ
たって安定した高精度な回転を得ることができる。

【００２９】図６乃至図８は、この発明に係る回転振動
装置の他の例を示す。この例では、回転振動装置として
ツールホルダが示されている。ツールホルダは入力軸４
０を有する。入力軸４０は、機械主軸Ａに設けられたテ
ーパ状のシャンク挿入孔ｂに挿入されるテーパシャンク
部４１の大径端部にフランジ４２を設け、そのフランジ
４２の端面に支持軸４３を設けている。

【００３０】前記フランジ４２にはキー溝４４が形成さ
れ、そのキー溝４４と機械主軸Ａの先端面に設けられた
ドライブキーＣの係合によって機械主軸Ａの回転が入力
軸４０に伝達される。

【００３１】入力軸４０における支持軸４３の外周には
複数の軸受４５が取付けられ、その軸受４５によって円
筒状のハウジング４６が入力軸４０に対して相対的に回
転自在に支持されている。

【００３２】ハウジング４６の外周にはブラケット４７
が設けられている。ブラケット４７の先端部には位置決
めピン４８が軸方向に移動自在に支持され、図示省略し
たスプリングによって外方向への突出性が付与されてい
る。

【００３３】上記位置決めピン４８は機械の支持筒Ｂ端
面に固定されて位置決めブロックＥの回り止め溝ｆに係
合可能とされ、上記回り止め溝ｆと位置決めピン４８の
係合によってハウジング４６は回り止めされる。

【００３４】前記入力軸４０には支持軸４３の先端面で
開口する軸方向の挿入孔４９が設けられ、その挿入孔４
９に出力軸５０の後端部が挿入される。

【００３５】出力軸５０は、その後端部外周と挿入孔４
９の内周間に組み込まれたスライド軸受５１によって軸
方向に移動自在に支持されている。スライド軸受５１
は、図７に示すように、円筒状の保持器５１ａに軸方向
に間隔をおいて並ぶ複数のポケット５１ｂを周方向に間
隔をおいて形成し、各ポケット５１ｂ内にボールから成
る転動体５１ｃを組み込んでいる。転動体５１ｃの外径
は出力軸５０の後端部外周と挿入孔４９の内周間に形成
された間隔より小さく、前記挿入孔４９への組込みにお
いて転動体５１ｃに予圧が付与されている。

【００３６】図６に示すように、出力軸５０は筒状をな
し、その内部に挿入された抜け止めシャフト５２は両端
に大径部５３ａ、５３ｂを有し、後端の大径部５３ａは
前記挿入孔４９の後端部内周に設けられた突出部５４に
対して当接可能とされている。また、先端の大径部５３
ｂは、出力軸５０の内部に組み込まれたスプリングから
成る弾性部材５５の一端を支持している。弾性部材５５
の他端は出力軸５０の後端部内周に設けられたフランジ
５６によって支持され、上記弾性部材５５の弾力によっ
て出力軸５０が機械主軸Ａ側に向けて押圧されている。

【００３７】出力軸５０の先端部にはツールＴのシャン
クＳを挟持するコレットチャック１９が設けられてい
る。ここで、コレットチャック１９は図１に示す回転挟
持装置のコレットチャック１９と同じであるため、同一
部品に同一の符号を付して説明を省略する。

【００３８】前記出力軸５０にはコレットチャック１９
より後端側の位置にフランジ５７が設けられ、そのフラ
ンジ５７の背面側にリング状のカムプレート５８が設け
られている。

【００３９】図７に示すように、カムプレート５８はボ
ルト５９の締付けによってフランジ５７に固定されてい
る。このカムプレート５８の内周の内周対向位置には一
対の突出部６０が設けられ、各突出部６０は入力軸４０
の先端面に形成された係合溝６１にスライド自在に挿入
されて上記係合溝６１と周方向に係合し、その係合部に
おいて、入力軸４０の回転が出力軸５０に伝達される。

【００４０】なお、カムプレート５８の内周に係合溝を
形成し、入力軸４０の先端面に上記係合溝に挿入される
突出部を設けるようにしてもよい。

【００４１】前記カムプレート５８の背面には図５に示
すカム面２９と同様のカム面６２が設けられている。こ
のカム面６２に対向配置されたリング状のカムフォロア
台６３が前記ハウジング４６内に収容されている。

【００４２】カムフォロア台６３は外周に雄ねじ６４を
有し、この雄ねじ６４とハウジング４６の内周に設けら
れた雌ねじ６５のねじ係合によってカムフォロア台６３
は軸方向に非可動とされている。

【００４３】ここで、ハウジング４６の雌ねじ６５に対
するカムフォロア台６３のねじ込みを可能とするため、
ハウジング４６を前部ハウジング４６ａと後部ハウジン
グ４６ｂとに分割し、その前部ハウジング４６ａの内周
と後部ハウジング４６ｂの内周にそれぞれ雌ねじ６５を
設けている。

【００４４】カムフォロア台６３には、カム面６２と対
向する前面に３つの収容凹部６６が周方向に１２０°の
間隔をおいて形成され、各収容凹部６６の外壁部と内壁
部でピン６７の両端部が支持され、そのピン６７を中心
として転がり軸受から成るカムフォロア６８が回転自在
に支持されている。

【００４５】カムプレート５８のカム面６２は、前記出
力軸５０を押圧する弾性部材５５の弾力によりカムフォ
ロア６８の外周に押し付けられている。

【００４６】いま、出力軸５０の先端部に設けられたコ
レットチャック１９によってツールＴのシャンクＳを挟
持し、そのツールＴのセット状態で機械主軸Ａを回転す
ると、その回転はドライブキーＣとキー溝４４の係合部
から入力軸４０に伝達される。

【００４７】また、入力軸４０の回転は、その先端面に
設けられた係合溝６１と突出部６０の係合部からカムプ
レート５８を介して出力軸５０に伝達され、出力軸５０
の先端にセットされたツールＴが回転する。

【００４８】出力軸５０の回転時、カムプレート５８の
カム面６２はカムフォロア６８と接触する状態で回転す
るため、出力軸５０は回転しつつ軸方向に微小振動し、
ツールＴも出力軸５０と同様に、回転しつつ軸方向に微
小振動する。

【００４９】このため、前記ツールＴによってワークを
きわめて能率よく加工することができる。

【００５０】ここで、出力軸５０はスライド軸受５１に
よって支持されているため、出力軸５０が軸方向に微小
振動すると、スライド軸受５１の転動体５１ｃが転がり
移動する。このため、出力軸５０は軸方向にきわめて円
滑に微小振動し、その微小振動に伴う摩耗や焼付きを防
止することができる。また、微小振動が円滑なため、長
期にわたって安定した高精度な回転を得ることができ
る。

【００５１】また、カムプレート５８の背面側にカムフ
ォロア台６３を設け、そのカムフォロア台６３に支持さ
れた複数のカムフォロア６８で支持すると、ワーク加工
時に、出力軸５０に付与される軸方向の負荷を複数のカ
ムフォロア６８で支持することができる。

【００５２】このとき、カムフォロア６８は両端部が支
持されたピン６７によって回転自在に支持されているた
め、片持ち支持されたピンでカムフォロア６８を支持す
る場合に比較してカムフォロア６８の支持剛性は高い。
その支持剛性の高い複数のカムフォロア６８によって出
力軸５０に付与される負荷を支持するため、比較的大き
な負荷を受けることができる。

【００５３】実施の形態で示すように、カムフォロア６
８として転がり軸受を採用することにより、カムプレー
ト５８の回転抵抗の軽減化を図り、出力軸５０を円滑に
回転させることができると共に、ピン６７とカムフォロ
ア６８の接触部の摩耗を防止し、高速回転および長寿命
化を可能とすることができる。

【００５４】

【発明の効果】以上のように、この発明においては、ス
ライド軸受によって出力軸を軸方向に移動自在に支持し
たことにより、出力軸の軸方向への微小振動に伴う摩耗
および焼付きを防止し、出力軸をきわめて円滑に軸方向
に移動させることができると共に、長期にわたって高精
度な回転を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る回転振動装置の実施の形態を示
す縦断正面図

【図２】図１のカムプレートの取付け部を拡大して示す
断面図

【図３】図１のIII −III 線に沿った断面図

【図４】図１のIV−IV線に沿った断面図

【図５】図１に示すカムプレートの展開図

【図６】この発明に係る回転振動装置の他の実施の形態
を示す縦断正面図

【図７】図６に示す回転振動装置のカムプレートの取付
け部を拡大して示す断面図

【図８】図６のVIII−VIII線に沿った断面図

【符号の説明】

１ ハウジング ７ スライド軸受 ７ａ 軸受外筒 ７ｂ 軸受内筒 ７ｃ 保持器 ７ｄ ポケット ７ｅ 転動体 １２ 出力軸 ２６ カムプレート ２９ カム面 ３０ カムフォロア台 ３３ ピン ３４ カムフォロア ４６ ハウジング ５０ 出力軸 ５１ スライド軸受 ５８ カムプレート ６２ カム面 ６３ カムフォロア台 ６７ ピン ６８ カムフォロア

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持筒内に設けられた機械主軸によって
   回転駆動され、先端部にツールが取付けられる出力軸を
   スライド軸受によって軸方向に移動自在に支持し、その
   出力軸にカム面を一側に有するリング状のカムプレート
   を固定し、そのカムプレートのカム面に対向配置したリ
   ング状のカムフォロア台を前記支持筒に回り止めされた
   ハウジング内に組み込んで軸方向に非可動に支持し、そ
   のカムフォロア台に支持されたピンをカムフォロア台の
   周方向に等間隔に設け、各ピンによってカムフォロアを
   回転自在に支持し、そのカムフォロアに前記カムプレー
   トのカム面を押し付ける弾性部材を設けた回転振動装
   置。
2. 【請求項２】 前記スライド軸受が、出力軸を回転自在
   に、かつ軸方向に非可動に支持する軸受内筒と、前記ハ
   ウジングに回り止めされた軸受外筒と、その両筒間に組
   み込まれ、軸方向に並ぶ複数のポケットを周方向に間隔
   をおいて形成した保持器と、その保持器の各ポケット内
   に組み込まれた転動体とから成る請求項１に記載の回転
   振動装置。
3. 【請求項３】 前記カムプレートのカム面をカムプレー
   トの後面側に設けた請求項１に記載の回転振動装置。