JP2003266205A - 工作機械用の高速スピンドル・ユニット - Google Patents
工作機械用の高速スピンドル・ユニットInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C39/00—Relieving load on bearings
- F16C39/02—Relieving load on bearings using mechanical means
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/70—Stationary or movable members for carrying working-spindles for attachment of tools or work
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 被加工材を機械加工する工作機械用の高速ス
ピンドル・ユニットであって、機械的なピーク荷重によ
るスピンドルの前部軸受の劣化、ならびに過大荷重によ
って生じる損傷を大幅に防止することのできる高速スピ
ンドル・ユニットを提供する。 【解決手段】 本発明の主題は、先端ブッシュ（８）が
前端部に取外し可能に取付けられているスピンドル・ハ
ウジング（４）と、スピンドル・ハウジング（４）の内
部に、少なくとも前部ローラー軸受（２）に支持され、
その前端部にリング・ナット（２６）が取付けられてい
る回転駆動される工具スピンドル（１）とを含む研削お
よびドリル加工機械用の高速スピンドル・ユニットであ
る。ハウジングの先端リング（８）とリング・ナット
（２６）との間に、半径方向に延在する予め定めたリン
グ状の空隙（２９，３９）が形成され、前述した空隙の
空隙幅はスピンドル（１）に作用する軸線方向荷重が増
大するにつれてゼロに減少する。
ピンドル・ユニットであって、機械的なピーク荷重によ
るスピンドルの前部軸受の劣化、ならびに過大荷重によ
って生じる損傷を大幅に防止することのできる高速スピ
ンドル・ユニットを提供する。 【解決手段】 本発明の主題は、先端ブッシュ（８）が
前端部に取外し可能に取付けられているスピンドル・ハ
ウジング（４）と、スピンドル・ハウジング（４）の内
部に、少なくとも前部ローラー軸受（２）に支持され、
その前端部にリング・ナット（２６）が取付けられてい
る回転駆動される工具スピンドル（１）とを含む研削お
よびドリル加工機械用の高速スピンドル・ユニットであ
る。ハウジングの先端リング（８）とリング・ナット
（２６）との間に、半径方向に延在する予め定めたリン
グ状の空隙（２９，３９）が形成され、前述した空隙の
空隙幅はスピンドル（１）に作用する軸線方向荷重が増
大するにつれてゼロに減少する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１の前文に
記載された形式の被加工材を機械加工する工作機械用の
高速スピンドル・ユニットに関する。
記載された形式の被加工材を機械加工する工作機械用の
高速スピンドル・ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】最新の高速スピンドルは、数万ｒｐｍに
及ぶ回転速度で駆動しており、そのような速度は、勿論
のことながら完全に機能する高精度の軸受によってのみ
可能とされている。しかしながら、そのような高速スピ
ンドル・ユニットのスピンドルに使用されている精密軸
受は、工具やスピンドル本体に作用する圧力や衝撃荷重
の影響を強く受け、特にその影響は前部ローラー軸受を
経てハウジングに伝えられる。これはクランプされた工
具および（または）工具用スピンドルに作用する衝突お
よび衝撃荷重に関して当てはまり、そのような衝突およ
び衝撃荷重は、機械加工作業が実施されていないときに
被加工物および（または）スピンドル・ユニットの動き
をシフトする際に機械部分または被加工物と衝突するこ
とで生じる。他の極めて大きい荷重は機械加工作業時
に、例えば、送り移動が過大なとき、誤った切削工具が
選ばれたとき、被加工物の材料組織が変化したときに、
生じ得る。いずれの応力作用時においても、衝突のよう
な衝撃荷重、すなわちピーク荷重は高精度のローラー軸
受を損傷し、従って特に重要である動作特性に影響を与
える。これは含まれる部材の起こり得る永続的損傷をも
たらし、これにより必然的にスピンドル・ユニットの交
換を免れない。
及ぶ回転速度で駆動しており、そのような速度は、勿論
のことながら完全に機能する高精度の軸受によってのみ
可能とされている。しかしながら、そのような高速スピ
ンドル・ユニットのスピンドルに使用されている精密軸
受は、工具やスピンドル本体に作用する圧力や衝撃荷重
の影響を強く受け、特にその影響は前部ローラー軸受を
経てハウジングに伝えられる。これはクランプされた工
具および（または）工具用スピンドルに作用する衝突お
よび衝撃荷重に関して当てはまり、そのような衝突およ
び衝撃荷重は、機械加工作業が実施されていないときに
被加工物および（または）スピンドル・ユニットの動き
をシフトする際に機械部分または被加工物と衝突するこ
とで生じる。他の極めて大きい荷重は機械加工作業時
に、例えば、送り移動が過大なとき、誤った切削工具が
選ばれたとき、被加工物の材料組織が変化したときに、
生じ得る。いずれの応力作用時においても、衝突のよう
な衝撃荷重、すなわちピーク荷重は高精度のローラー軸
受を損傷し、従って特に重要である動作特性に影響を与
える。これは含まれる部材の起こり得る永続的損傷をも
たらし、これにより必然的にスピンドル・ユニットの交
換を免れない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、機械
的なピーク荷重によるスピンドルの前部軸受の劣化なら
びに過大荷重によって生じる損傷を大幅に防止すること
のできる高速スピンドル・ユニットを提供することであ
る。
的なピーク荷重によるスピンドルの前部軸受の劣化なら
びに過大荷重によって生じる損傷を大幅に防止すること
のできる高速スピンドル・ユニットを提供することであ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、前述の
目的は、スピンドルに作用する軸線方向荷重が或る値に
達したときに２つの面が互いに接触し、これによりその
荷重がローラー軸受の部材を避けてスピンドル部材から
ハウジング部材へ直接伝えられるように、その２つの面
の間の空隙を寸法決めすることで解決される。
目的は、スピンドルに作用する軸線方向荷重が或る値に
達したときに２つの面が互いに接触し、これによりその
荷重がローラー軸受の部材を避けてスピンドル部材から
ハウジング部材へ直接伝えられるように、その２つの面
の間の空隙を寸法決めすることで解決される。
【０００５】例えばアイドル状態のように工具が非作動
状態にあって、例えば被加工物に衝突することによって
生じる衝撃のような軸線方向荷重の作用をスピンドルが
受けたならば、その衝撃力は或る許容できる大きさに達
するまではクランプされている工具保持具を経てハウジ
ング、スピンドル本体および前部ローラー軸受の内側レ
ースへ伝えられ、その間、前述の部材は許容限界になる
までいかなる損傷も生じることなく変形される。衝突荷
重が予め定めた大きさを超えたならば、後部スピンドル
本体に取付けられているリング・ナットは、前述の空隙
が閉じた後、ハウジングの先端リングにおける組合う面
に圧力接触され、これによりピーク圧力が直接にハウジ
ングに導かれ、軸受部材は前述のピーク荷重の影響から
解放される。機械加工作業時に予め定めた限界内の軸線
方向荷重が工具に作用するならば、それらの荷重はスピ
ンドル本体から上述したようにローラー軸受を経てハウ
ジングへ伝えられ、本発明による空隙は荷重の大きさに
応じて減少される。荷重が大きいことで前述の空隙が完
全に閉じられた後にのみ、リング・ナットの回転する後
面とハウジングの静止した先端リングの全面部分との間
の圧力接触が生じ、それらの対をなす摩擦面を強烈に加
熱することになる。本発明による空隙の説明した機能
は、異常に大きい荷重がスピンドルに作用した場合に、
ローラー軸受部品を解放させることになる。対をなすそ
れらの摩擦面の各々の表面は常に汚れ、すなわち変色す
るので、スピンドルが過大荷重のもとで駆動されたか否
かをその色の目視点検によって決定でき、保守点検時に
目視点検で判定できるが、運転時に製造員が判定するこ
とはできない。
状態にあって、例えば被加工物に衝突することによって
生じる衝撃のような軸線方向荷重の作用をスピンドルが
受けたならば、その衝撃力は或る許容できる大きさに達
するまではクランプされている工具保持具を経てハウジ
ング、スピンドル本体および前部ローラー軸受の内側レ
ースへ伝えられ、その間、前述の部材は許容限界になる
までいかなる損傷も生じることなく変形される。衝突荷
重が予め定めた大きさを超えたならば、後部スピンドル
本体に取付けられているリング・ナットは、前述の空隙
が閉じた後、ハウジングの先端リングにおける組合う面
に圧力接触され、これによりピーク圧力が直接にハウジ
ングに導かれ、軸受部材は前述のピーク荷重の影響から
解放される。機械加工作業時に予め定めた限界内の軸線
方向荷重が工具に作用するならば、それらの荷重はスピ
ンドル本体から上述したようにローラー軸受を経てハウ
ジングへ伝えられ、本発明による空隙は荷重の大きさに
応じて減少される。荷重が大きいことで前述の空隙が完
全に閉じられた後にのみ、リング・ナットの回転する後
面とハウジングの静止した先端リングの全面部分との間
の圧力接触が生じ、それらの対をなす摩擦面を強烈に加
熱することになる。本発明による空隙の説明した機能
は、異常に大きい荷重がスピンドルに作用した場合に、
ローラー軸受部品を解放させることになる。対をなすそ
れらの摩擦面の各々の表面は常に汚れ、すなわち変色す
るので、スピンドルが過大荷重のもとで駆動されたか否
かをその色の目視点検によって決定でき、保守点検時に
目視点検で判定できるが、運転時に製造員が判定するこ
とはできない。
【０００６】意図とする効果をあげるために、本発明に
よる空隙寸法は実質的に重要であり、前述の空隙幅は、
それぞれのスピンドル・ユニットにおけるさまざまな構
造上および作動上のパラメータに基づいて、さまざまな
形式のスピンドルに対して決定される。これまでのとこ
ろ、５０〜１００μｍの範囲の空隙幅が適当であると見
い出されている。
よる空隙寸法は実質的に重要であり、前述の空隙幅は、
それぞれのスピンドル・ユニットにおけるさまざまな構
造上および作動上のパラメータに基づいて、さまざまな
形式のスピンドルに対して決定される。これまでのとこ
ろ、５０〜１００μｍの範囲の空隙幅が適当であると見
い出されている。
【０００７】上述した効果は、スピンドル軸線に対して
横方向または傾いた方向に働く荷重に対して似たように
作用する。そのような荷重を補償するために、所定の限
度内で正確に寸法決めされた円周方向の空隙がスペーサ
・リング（ディスタンス・リング）とハウジングの先端
リングとの間に備えられる。
横方向または傾いた方向に働く荷重に対して似たように
作用する。そのような荷重を補償するために、所定の限
度内で正確に寸法決めされた円周方向の空隙がスペーサ
・リング（ディスタンス・リング）とハウジングの先端
リングとの間に備えられる。
【０００８】摩擦溶着の生じる有害な影響を抑制するた
めに、本発明の有利な他の発展形は、スピンドル部材お
よびハウジング部材がそれらの摩擦面の少なくとも接触
面積部分を摩擦溶着抑止材料で構成されることを特徴と
する。このようにして、前述した部材の摩擦溶着による
永続的な接合は防止することができる。前述した効果を
あげるために、前述した摩擦面の一方または両方を摩擦
溶着抑止材料で被覆することもできる。
めに、本発明の有利な他の発展形は、スピンドル部材お
よびハウジング部材がそれらの摩擦面の少なくとも接触
面積部分を摩擦溶着抑止材料で構成されることを特徴と
する。このようにして、前述した部材の摩擦溶着による
永続的な接合は防止することができる。前述した効果を
あげるために、前述した摩擦面の一方または両方を摩擦
溶着抑止材料で被覆することもできる。
【０００９】本発明の他の特徴および利点は、図面を参
照する以下の好ましい実施例の説明から明白となるであ
ろう。
照する以下の好ましい実施例の説明から明白となるであ
ろう。
【００１０】
【発明の実施の形態】図示した高速スピンドル・ユニッ
トは、後方にて駆動ユニット（図示せず）により駆動さ
れるスピンドル１を含み、そのスピンドルの前端部は複
数部材で構成されたハウジング４内に一列に配置された
２つのローラー軸受２，３に支持されている。ハウジン
グ４は外側のスピンドル・ハウジング５を含み、スピン
ドル・ハウジングの内側にハウジング部分６と前部軸受
ハウジング７とが収容されている。付形された横断面を
有するハウジングの先端リング８はねじによって軸受ハ
ウジング７の全面に固定されている。前述したハウジン
グの先端リング８は前部ローラー軸受２に面する半径方
向の後面に中央リング溝１０を備えており、またその半
径方向外側の部分１１はローラー軸受２の静止した外側
軸受レースによって支持されている。図２に見られるよ
うに、ハウジングの先端リング８の前部はそれぞれ１つ
の半径方向の前面１３，１４，１５を含んでなる段階を
形成されている。
トは、後方にて駆動ユニット（図示せず）により駆動さ
れるスピンドル１を含み、そのスピンドルの前端部は複
数部材で構成されたハウジング４内に一列に配置された
２つのローラー軸受２，３に支持されている。ハウジン
グ４は外側のスピンドル・ハウジング５を含み、スピン
ドル・ハウジングの内側にハウジング部分６と前部軸受
ハウジング７とが収容されている。付形された横断面を
有するハウジングの先端リング８はねじによって軸受ハ
ウジング７の全面に固定されている。前述したハウジン
グの先端リング８は前部ローラー軸受２に面する半径方
向の後面に中央リング溝１０を備えており、またその半
径方向外側の部分１１はローラー軸受２の静止した外側
軸受レースによって支持されている。図２に見られるよ
うに、ハウジングの先端リング８の前部はそれぞれ１つ
の半径方向の前面１３，１４，１５を含んでなる段階を
形成されている。
【００１１】スピンドル１の前部凹所内に工具保持具１
７をクランプするために、スピンドル１の中央穴の中に
コレット・チャック１６が備えられている。前述したコ
レット・チャック１６は従来形式のものであり、これ以
上の説明は省略する。２つのローラー軸受２，３の内側
軸受シェル、すなわち内側レース１８，１９はほぼ長方
形の横断面をしており、段２０で縮径されたスピンドル
１の前部に固定的に取付けられている。後部のローラー
軸受３の内側レース１９は前述の段２０によって支持さ
れている。ローラー本体が球体として形成されている２
つのローラー軸受２，３の内側レース１８，１９の間に
は、隙間の無いスペーサ・リングがスピンドル１に固定
的に取付けられており、前述したスペーサ・リング２１
は付形された横断面を有する冷却リング２２で囲まれて
いる。前述した冷却リング２２は両面にそれぞれの円周
方向リング溝ならびに中央リング室２３を形成されてお
り、角度をもってハウジング部分７，６，５の内部を延
在する冷却通路２４は前述した中央リング室２３にて終
端している。特に図２に見られるように、前述した冷却
リング２２の両面の半径方向外側の部分はローラー軸受
２，３の２つの外側軸受レースと接触されている。
７をクランプするために、スピンドル１の中央穴の中に
コレット・チャック１６が備えられている。前述したコ
レット・チャック１６は従来形式のものであり、これ以
上の説明は省略する。２つのローラー軸受２，３の内側
軸受シェル、すなわち内側レース１８，１９はほぼ長方
形の横断面をしており、段２０で縮径されたスピンドル
１の前部に固定的に取付けられている。後部のローラー
軸受３の内側レース１９は前述の段２０によって支持さ
れている。ローラー本体が球体として形成されている２
つのローラー軸受２，３の内側レース１８，１９の間に
は、隙間の無いスペーサ・リングがスピンドル１に固定
的に取付けられており、前述したスペーサ・リング２１
は付形された横断面を有する冷却リング２２で囲まれて
いる。前述した冷却リング２２は両面にそれぞれの円周
方向リング溝ならびに中央リング室２３を形成されてお
り、角度をもってハウジング部分７，６，５の内部を延
在する冷却通路２４は前述した中央リング室２３にて終
端している。特に図２に見られるように、前述した冷却
リング２２の両面の半径方向外側の部分はローラー軸受
２，３の２つの外側軸受レースと接触されている。
【００１２】前部のローラー軸受２の内側レース１８の
前面にて、スペーサ・リング２５がスピンドル１に固定
的に取付けられており、前述したスペーサ・リング２５
の後面は内側レース１８の前面と接触されている。
前面にて、スペーサ・リング２５がスピンドル１に固定
的に取付けられており、前述したスペーサ・リング２５
の後面は内側レース１８の前面と接触されている。
【００１３】図示したようにハウジングの先端リング８
の段部１３，１４，１５に対応して外周面に複数の段部
を含むねじブッシュ２６はスピンドル１の前端部に固定
的にねじ止めされている。ねじブッシュ２６の半径方向
の後面２７の半径方向内側の部分はスペーサ・リング２
５の前面によって支持されている。
の段部１３，１４，１５に対応して外周面に複数の段部
を含むねじブッシュ２６はスピンドル１の前端部に固定
的にねじ止めされている。ねじブッシュ２６の半径方向
の後面２７の半径方向内側の部分はスペーサ・リング２
５の前面によって支持されている。
【００１４】本発明によれば、図１に符号２９で指示さ
れ、精密な寸法の空隙幅を有する連続したリング状の空
隙が、図１および図２の実施例では後面２７の半径方向
の外側部分と、ハウジングの先端リング８の半径方向の
面積部分１３との間に備えられている。前述した空隙の
機能は、以下にさらに詳細に説明される。精密に設定さ
れた寸法の他の円周方向の空隙３０がスペーサ・リング
２５のマントル（外套）面と、ハウジングの先端リング
８の対向する内側円周面との間に形成されている。精密
な寸法の２つの空隙２９、３０に加えて、他の一層広い
幅の連続する空隙が回転するスピンドル部材と、静止し
たハウジング部材との間に形成されており、ハウジング
内でのスピンドル本体の回転を可能にしている。しかし
ながら、前述した連続する空隙の幅は、極度のピーク荷
重が作用した場合でさえも、スピンドルに組合う回転部
材がハウジングと組合う静止部材に接触できないよう
に、設定される。
れ、精密な寸法の空隙幅を有する連続したリング状の空
隙が、図１および図２の実施例では後面２７の半径方向
の外側部分と、ハウジングの先端リング８の半径方向の
面積部分１３との間に備えられている。前述した空隙の
機能は、以下にさらに詳細に説明される。精密に設定さ
れた寸法の他の円周方向の空隙３０がスペーサ・リング
２５のマントル（外套）面と、ハウジングの先端リング
８の対向する内側円周面との間に形成されている。精密
な寸法の２つの空隙２９、３０に加えて、他の一層広い
幅の連続する空隙が回転するスピンドル部材と、静止し
たハウジング部材との間に形成されており、ハウジング
内でのスピンドル本体の回転を可能にしている。しかし
ながら、前述した連続する空隙の幅は、極度のピーク荷
重が作用した場合でさえも、スピンドルに組合う回転部
材がハウジングと組合う静止部材に接触できないよう
に、設定される。
【００１５】本発明により備えられる２つの空隙２９，
３０は、クランプされた工具またはスピンドル本体に作
用するピーク荷重によって生じる過大荷重に対し、前部
のローラー軸受２，３を保護するためのものである。工
具が送り移動によってスピンドル軸線の方向に延在され
る一方、スピンドルは静止状態を保持し、工具が静止さ
れている要素、例えば被加工物に衝突したならば、この
結果として生じる衝撃は、工具保持具１７を経てスピン
ドルへ軸線方向に伝えられる。これまで用いられた実施
例では、衝突で生じた衝撃力はローラー軸受のみを経て
寸法の安定したハウジング部分へ導かれ、その荷重が大
きい場合には、上述した損傷、特に前部ローラー軸受の
損傷を生じた。半径方向へ延在する精密な寸法のリング
状の空隙２９を備えることは、スピンドルに作用する正
常な軸線方向の衝撃荷重が所定値を超えないかぎり、そ
の衝撃力がねじブッシュ２６、スペーサ・リング２５、
および前部ローラー軸受２を経て軸受ハウジング７に導
かれるようにする効果を有する。前述した衝撃力が増大
すると、空隙２９の幅は減少する。衝撃力が或る大きさ
に達すると、空隙２９は閉じられ、これによりねじブッ
シュ２６の後面２７の半径方向外側の部分はハウジング
の先端リング８の対向する面積部分１３と接触される。
従って、スピンドル１に作用する衝撃荷重はねじブッシ
ュ２６および対を成すリング状の面積部分１３，２７を
経てハウジングの先端リング８へ直接導かれ、ハウジン
グの先端リング８はハウジング４の軸受ハウジング７に
剛く連結されている。これは、もはや軸線方向のピーク
力がスペーサ・リング２５を経て内側軸受シェルに１８
に作用せず、従って前部ローラー軸受２が非常に大きな
応力から保護されることを意味する。
３０は、クランプされた工具またはスピンドル本体に作
用するピーク荷重によって生じる過大荷重に対し、前部
のローラー軸受２，３を保護するためのものである。工
具が送り移動によってスピンドル軸線の方向に延在され
る一方、スピンドルは静止状態を保持し、工具が静止さ
れている要素、例えば被加工物に衝突したならば、この
結果として生じる衝撃は、工具保持具１７を経てスピン
ドルへ軸線方向に伝えられる。これまで用いられた実施
例では、衝突で生じた衝撃力はローラー軸受のみを経て
寸法の安定したハウジング部分へ導かれ、その荷重が大
きい場合には、上述した損傷、特に前部ローラー軸受の
損傷を生じた。半径方向へ延在する精密な寸法のリング
状の空隙２９を備えることは、スピンドルに作用する正
常な軸線方向の衝撃荷重が所定値を超えないかぎり、そ
の衝撃力がねじブッシュ２６、スペーサ・リング２５、
および前部ローラー軸受２を経て軸受ハウジング７に導
かれるようにする効果を有する。前述した衝撃力が増大
すると、空隙２９の幅は減少する。衝撃力が或る大きさ
に達すると、空隙２９は閉じられ、これによりねじブッ
シュ２６の後面２７の半径方向外側の部分はハウジング
の先端リング８の対向する面積部分１３と接触される。
従って、スピンドル１に作用する衝撃荷重はねじブッシ
ュ２６および対を成すリング状の面積部分１３，２７を
経てハウジングの先端リング８へ直接導かれ、ハウジン
グの先端リング８はハウジング４の軸受ハウジング７に
剛く連結されている。これは、もはや軸線方向のピーク
力がスペーサ・リング２５を経て内側軸受シェルに１８
に作用せず、従って前部ローラー軸受２が非常に大きな
応力から保護されることを意味する。
【００１６】本発明によるリング状の空隙２９の幅は、
発生する荷重が有害とならない範囲の値では、その荷重
は通常のように前部ローラー軸受２を経てハウジング４
へ導かれ、空隙２９の空隙幅が軸線方向荷重の大きさに
応じて減少するように、さまざまな構造上および作動上
のパラメータに基づいて選ばれる。ローラー軸受２の臨
界荷重より小さい時点で空隙２９は閉じられ、従って軸
線方向の応力はその時点からハウジングの８へ直接導か
れることになる。空隙２９および円周方向の空隙１０の
幅は、それぞれのスピンドル形式の特別なパラメータに
応じてそれぞれ選ばれる。
発生する荷重が有害とならない範囲の値では、その荷重
は通常のように前部ローラー軸受２を経てハウジング４
へ導かれ、空隙２９の空隙幅が軸線方向荷重の大きさに
応じて減少するように、さまざまな構造上および作動上
のパラメータに基づいて選ばれる。ローラー軸受２の臨
界荷重より小さい時点で空隙２９は閉じられ、従って軸
線方向の応力はその時点からハウジングの８へ直接導か
れることになる。空隙２９および円周方向の空隙１０の
幅は、それぞれのスピンドル形式の特別なパラメータに
応じてそれぞれ選ばれる。
【００１７】スピンドルに作用する好ましくは半径方向
の、すなわち横方向の荷重を生じることになる横方向の
相対運動により、アイドル・スピンドルが機械部品、例
えば被加工物と衝突したときには、同様な効果および結
果が生じ、従来使用されているスピンドル・ユニットで
はその荷重もまたローラー軸受を経てハウジングにのみ
導かれる。主として前部ローラー軸受２を保護するため
に、本発明による円周方向の空隙３０がスペーサ・リン
グ２５とハウジングの先端リング８の対向する面との間
に備えられるのであり、前述した空隙３０の空隙幅は解
決するスピンドル形式の構造上および作動上のパラメー
タに応じて約５０〜１２０μｍの範囲内で設定される。
の、すなわち横方向の荷重を生じることになる横方向の
相対運動により、アイドル・スピンドルが機械部品、例
えば被加工物と衝突したときには、同様な効果および結
果が生じ、従来使用されているスピンドル・ユニットで
はその荷重もまたローラー軸受を経てハウジングにのみ
導かれる。主として前部ローラー軸受２を保護するため
に、本発明による円周方向の空隙３０がスペーサ・リン
グ２５とハウジングの先端リング８の対向する面との間
に備えられるのであり、前述した空隙３０の空隙幅は解
決するスピンドル形式の構造上および作動上のパラメー
タに応じて約５０〜１２０μｍの範囲内で設定される。
【００１８】上述の閾値を超え、従っての空隙２９，３
０の一方または他方を閉じることになる軸線方向または
横方向のピーク荷重は、機械加工作業時にスピンドル・
ユニットが高速度で回転している間に生じて、その後に
互いに接触されるそれらの表面には摩擦溶着が生じ得
る。前述した摩擦溶着の強さは、スピンドルが動かなく
なることを防止するために制限されねばならない。しか
しながら、このような状況は実際には希であり、作業時
の操作不良のために製造元の決定した最大荷重を超えて
しまう場合にのみ生じる。非常に大きな荷重の下でその
ような摩擦溶着の悪い影響を低減させるために、スペー
サ・リング２５、リング・ナット２６、およびハウジン
グの先端リング８は、少なくとも空隙２９，３０を形成
する壁部における高い耐高熱性および（または）高温で
の良好な滑り特性という観点から選ばれた材料で構成さ
れる。そのような材料には、例えば、恐らく強化繊維、
硬質鋼、真鍮、青銅をそれぞれ単独または組合わせて含
有する特別なセラミックス材料が含まれる。前述した部
材のそれぞれの表面もそのような材料を適当な厚さで被
覆され、対をなす摩擦面の面積部分における非常な高温
度に対処し、および（または）溶着の影響が生じないよ
うに保護する。
０の一方または他方を閉じることになる軸線方向または
横方向のピーク荷重は、機械加工作業時にスピンドル・
ユニットが高速度で回転している間に生じて、その後に
互いに接触されるそれらの表面には摩擦溶着が生じ得
る。前述した摩擦溶着の強さは、スピンドルが動かなく
なることを防止するために制限されねばならない。しか
しながら、このような状況は実際には希であり、作業時
の操作不良のために製造元の決定した最大荷重を超えて
しまう場合にのみ生じる。非常に大きな荷重の下でその
ような摩擦溶着の悪い影響を低減させるために、スペー
サ・リング２５、リング・ナット２６、およびハウジン
グの先端リング８は、少なくとも空隙２９，３０を形成
する壁部における高い耐高熱性および（または）高温で
の良好な滑り特性という観点から選ばれた材料で構成さ
れる。そのような材料には、例えば、恐らく強化繊維、
硬質鋼、真鍮、青銅をそれぞれ単独または組合わせて含
有する特別なセラミックス材料が含まれる。前述した部
材のそれぞれの表面もそのような材料を適当な厚さで被
覆され、対をなす摩擦面の面積部分における非常な高温
度に対処し、および（または）溶着の影響が生じないよ
うに保護する。
【００１９】図３の拡大した軸線方向横断面図に示され
た変形例は、構造上の特徴が図１および図２の実施例と
同じであり、従って同じ部材は同じ符号で示される。こ
の変形例は、本発明により寸法決めされる半径方向のリ
ング状の空隙４０がリング・ナット２６ａの後部リング
状カラーとハウジングの先端リング８ａの前側のリング
状面との間に形成されている点で図１および図２の実施
例と相違する。リング状の空隙４０は図１および図２の
実施例と同様に約１０〜８０μｍの範囲であり、特別な
条件およびパラメータに応じてそれぞれのスピンドル形
式に関して決定される。図３の変形例では、スピンドル
１の前端部に取付けられたリング・ナット８ａは半径方
向の内側ショルダ４１を含み、その内側ショルダの端面
はスペーサ・リング２５ａの面に接触されており、スペ
ーサ・リング２５ａはここでは細く、例えば締まり嵌め
によってスピンドル１に固定されている。スペーサ・リ
ング２５ａの円周面とハウジングの先端リング８ａの対
向する面との間に比較的幅の広いリング状の空隙が形成
されており、その空隙幅はピーク荷重が非常に大きな場
合ですら２つの部材２５ａ，８ａのいかなる接触も禁止
する。図１および図２の実施例の円周方向の空隙３０と
機能的に同じである精密な寸法の円周方向の空隙３９
は、リング・ナット２６ａの内側ショルダ４１の外側円
周面と図３の変形例におけるハウジングの先端リング８
ａの内側円周面との間に位置している。上述され、図３
に示されたこの変形例は、保守および検査が容易である
利点を有する。何故なら、スペーサ・リング２５はピー
ク荷重の影響から免れており、スピンドル１上に保持さ
れることができるからである。ピーク荷重の観点で関連
する２つのリング状、すなわち円周方向の空隙３９，４
３はリング・ナット２６ａとハウジングの先端リング８
ａとの間に配置される。両部材とも、要求されるなら
ば、それぞれのねじ止め連結を外すことにより、簡単な
方法で取外して交換することができる。このようにし
て、取付け時間が数時間節約できる。
た変形例は、構造上の特徴が図１および図２の実施例と
同じであり、従って同じ部材は同じ符号で示される。こ
の変形例は、本発明により寸法決めされる半径方向のリ
ング状の空隙４０がリング・ナット２６ａの後部リング
状カラーとハウジングの先端リング８ａの前側のリング
状面との間に形成されている点で図１および図２の実施
例と相違する。リング状の空隙４０は図１および図２の
実施例と同様に約１０〜８０μｍの範囲であり、特別な
条件およびパラメータに応じてそれぞれのスピンドル形
式に関して決定される。図３の変形例では、スピンドル
１の前端部に取付けられたリング・ナット８ａは半径方
向の内側ショルダ４１を含み、その内側ショルダの端面
はスペーサ・リング２５ａの面に接触されており、スペ
ーサ・リング２５ａはここでは細く、例えば締まり嵌め
によってスピンドル１に固定されている。スペーサ・リ
ング２５ａの円周面とハウジングの先端リング８ａの対
向する面との間に比較的幅の広いリング状の空隙が形成
されており、その空隙幅はピーク荷重が非常に大きな場
合ですら２つの部材２５ａ，８ａのいかなる接触も禁止
する。図１および図２の実施例の円周方向の空隙３０と
機能的に同じである精密な寸法の円周方向の空隙３９
は、リング・ナット２６ａの内側ショルダ４１の外側円
周面と図３の変形例におけるハウジングの先端リング８
ａの内側円周面との間に位置している。上述され、図３
に示されたこの変形例は、保守および検査が容易である
利点を有する。何故なら、スペーサ・リング２５はピー
ク荷重の影響から免れており、スピンドル１上に保持さ
れることができるからである。ピーク荷重の観点で関連
する２つのリング状、すなわち円周方向の空隙３９，４
３はリング・ナット２６ａとハウジングの先端リング８
ａとの間に配置される。両部材とも、要求されるなら
ば、それぞれのねじ止め連結を外すことにより、簡単な
方法で取外して交換することができる。このようにし
て、取付け時間が数時間節約できる。
【００２０】本発明は図示した実施例に限定されること
はなく、荷重に敏感な部材を保護するために、回転する
スピンドル部材と静止したハウジング部材との間に上述
した方法で他のリング状の空隙および（または）円周方
向の空隙を寸法決めしたスピンドル・ユニットを含む。
はなく、荷重に敏感な部材を保護するために、回転する
スピンドル部材と静止したハウジング部材との間に上述
した方法で他のリング状の空隙および（または）円周方
向の空隙を寸法決めしたスピンドル・ユニットを含む。
【図１】高速スピンドル・ユニットの前端部の軸線方向
横断面図を示す。
横断面図を示す。
【図２】図１の細部の拡大図を示す。
【図３】他の実施例による上側のスピンドル軸受の拡大
部を示す。
部を示す。
１ スピンドル
２，３ ローラー軸受
４ ハウジング
５ スピンドル・ハウジング
６ ハウジング部分
７ 軸受ハウジング
８，８ａ 先端リング
１０ 中央リング溝
１３ 面積部分
１６ コレット・チャック
１７ 工具保持具
１８，１９ 内側レース
２０ 段
２１ スペーサ・リング
２２ 冷却リング
２３ 中央リング室
２４ 冷却通路
２５，２５ａ スペーサ・リング
２６ ねじブッシュ
２６ａ リング・ナット
２７ 後面
２８ ねじブッシュ
２９，３０，４０，４３ 空隙
４１ 内側ショルダ
Claims (5)
- 【請求項１】 先端ブッシュ（８）が前端部に取外し可
能に取付けられているスピンドル・ハウジング（４）
と、 スピンドル・ハウジング（４）に、少なくとも前部ロー
ラー軸受（２）に支持され、その前端部にリング・ナッ
ト（２６）が固定されている回転駆動される工具スピン
ドル（１）と、を含む研削およびドリル加工機械用の高
速スピンドル・ユニットであって、 半径方向に延在する予め寸法決めされたリング状の空隙
がハウジングの先端ブッシュ（８）とリング・ナット
（２６）との間に形成され、スピンドル（１）に作用す
る軸線方向荷重の増大につれて前記空隙の空隙幅がゼロ
に減少されることを特徴とする高速スピンドル・ユニッ
ト。 - 【請求項２】 正確に寸法決めされた円周方向の空隙
（３０）が前部ローラー軸受（５２）の前方でスピンド
ル（１）に固定されたスペーサ・リング（２５）とハウ
ジングの先端ブッシュ（８）との間に形成され、スピン
ドル（１）に作用する半径方向荷重の増大につれて前記
空隙の空隙幅がゼロに減少されることを特徴とする請求
項１に記載された高速スピンドル・ユニット。 - 【請求項３】 事前に寸法決めされた空隙（４１）がハ
ウジングの先端ブッシュ（８）とスピンドル（１）に着
脱可能に取付けられたリング・ナット（２６）との間に
形成され、スピンドル（１）に作用する半径方向荷重の
増大につれて前記空隙の空隙幅がゼロに減少されること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載された高速
スピンドル・ユニット。 - 【請求項４】 リング状の空隙（２９）および円周方向
の空隙（３０）の幅がそれぞれの形式のスピンドルの構
造上および作動上のパラメータに応じて５０〜１２０μ
ｍの範囲内で選ばれることを特徴とする請求項１から請
求項３までのいずれか一項に記載された高速スピンドル
・ユニット。 - 【請求項５】 リング状の空隙（２９，３９）および円
周方向の空隙（３０，４１）を形成する部材が摩擦溶着
抑止材料で構成されるか、少なくともそれぞれの対を成
す摩擦面を形成する部分をそのような材料で被覆される
ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか
一項に記載された高速スピンドル・ユニット。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE20202260U DE20202260U1 (de) | 2002-02-14 | 2002-02-14 | Schnelllauf-Spindeleinheit für Werkzeugmaschine |
| DE20202260.9 | 2002-02-14 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003266205A true JP2003266205A (ja) | 2003-09-24 |
| JP4371680B2 JP4371680B2 (ja) | 2009-11-25 |
Family
ID=7967766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003076571A Expired - Fee Related JP4371680B2 (ja) | 2002-02-14 | 2003-02-13 | 工作機械用の高速スピンドル・ユニット |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6843623B2 (ja) |
| EP (1) | EP1336451B1 (ja) |
| JP (1) | JP4371680B2 (ja) |
| DE (2) | DE20202260U1 (ja) |
| ES (1) | ES2355498T3 (ja) |
Cited By (16)
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| JP2013142412A (ja) * | 2012-01-06 | 2013-07-22 | Nsk Ltd | スピンドル装置 |
| JP2013142414A (ja) * | 2012-01-06 | 2013-07-22 | Nsk Ltd | スピンドル装置 |
| JP2014046409A (ja) * | 2012-08-31 | 2014-03-17 | Nsk Ltd | スピンドル装置及びスピンドル装置用フリンガー |
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| JP2014046413A (ja) * | 2012-08-31 | 2014-03-17 | Nsk Ltd | スピンドル装置及びスピンドル装置用フリンガー |
| JP2014046408A (ja) * | 2012-08-31 | 2014-03-17 | Nsk Ltd | スピンドル装置 |
| JP2016040074A (ja) * | 2015-12-03 | 2016-03-24 | 日本精工株式会社 | スピンドル装置 |
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|---|---|---|---|---|
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| DE202005018002U1 (de) * | 2005-11-17 | 2006-01-12 | Deckel Maho Pfronten Gmbh | Motorspindel |
| GB2471680A (en) | 2009-07-07 | 2011-01-12 | Agco As | Bearing support assembly |
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| EP3092427B1 (en) | 2014-01-10 | 2018-03-14 | Flowserve Management Company | Bearing isolator seal for rotating shaft |
| FR3063922B1 (fr) * | 2017-03-17 | 2019-04-26 | Fives Machining | Electro-broche compacte |
| CN108405891A (zh) * | 2018-05-04 | 2018-08-17 | 深圳市速锋科技股份有限公司 | 一种具有温度检测的电主轴及采用电主轴的加工方法 |
| US10850332B1 (en) * | 2019-06-11 | 2020-12-01 | Kennametal Inc. | Hollow shank tool holder |
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