JP2003334735A - 工具駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速回転が可能であり、比較的良好な耐久性
を備え、電気が安定的に供給され得る工具駆動装置を提
供する。 【解決手段】 工具駆動装置１は、軸端に工具の装着部
４３を有する主軸４が軸受５を介してハウジング２内で
回転可能に支持され、主軸を回転駆動する第１の駆動部
６が主軸に作動連結され、主軸に対してその軸方向に振
動を加える第２の駆動部７が主軸と同軸上に配設されて
いる。軸受は少なくとも一つの転がり軸受２５を含み、
この転がり軸受は、通電可能に形成された外輪２５ａと
内輪２５ｄと転がり部材２５ｃとを備え、外輪は電源へ
電気的に接続され、内輪は第２の駆動部へ電気的に接続
され、電源からの電気は外輪、転がり部材、内輪へと順
次流れて第２の駆動部まで伝導するように構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、研削加工などの工
作機械に使用する工具駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】工作物の研削加工では、一般的に研削盤
などの工作機械が用いられている。例えば、内円筒面研
削加工の場合、内面研削盤が使用され、その高速回転す
る小径の砥石車で工作物の円筒内周面を削っている。ま
た外円筒面研削加工の場合、外面研削盤が使用され、そ
の大径の砥石車で工作物の円筒外周を削り取っている。

【０００３】図３は先行技術として例示する工具駆動装
置１０の断面図であり、工具駆動装置１０は、軸端に工
具の装着部４３を有する主軸４と、主軸４を内部に収納
するハウジング２と、主軸４を支持する軸受５と、主軸
４を回転駆動するために主軸に作動連結された第１の駆
動部６と、主軸４に対してその軸方向に振動を加えるた
めに主軸４と同軸上に配設された第２の駆動部７とを備
えている。ここで、主軸４は、主軸本体４１と、主軸本
体４１の後部に第２の駆動部７を介在して連接する回転
駆動伝達軸４２とを備え、この回転駆動伝達軸４２の後
端４２ｂには全周に亘って電極３２が取り付けられ、こ
の電極３２と第２の駆動部７が回転駆動伝達軸４２内を
通して配線されたリード線４６で接続されている。第２
の駆動部７は、圧電素子を利用した超音波振動子７１に
より構成される。超音波振動子７１は、主軸本体４１と
回転駆動伝達軸４２との間に介装されて、主軸４１と同
軸上に配設されている。この超音波振動子７１に前述し
たように、回転駆動伝達軸４２内を通して配線されたリ
ード線４６が接続される。またハウジング２には電源接
続部３１が貫通するように形成されており、この電源接
続部３１では、ブラシ電極３３がハウジング２の内周面
に取り付けられ、ブラシ電極３３は電極３２に接触する
ように配置されており、ブラシ電極３３に接続されたリ
ード線２８は図示されない高周波交流電源まで延長して
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の工具駆動装
置１０において、電極３２は回転駆動伝達軸４２と伴に
回転する一方で、ブラシ電極３３は固定状態で電極３２
と接触し、この接触により超音波振動子７１は、図示さ
れない高周波交流電源から電気の供給を受けている。こ
のように電極３２とブラシ電極３３の接触により電気供
給を行なう場合、回転数は毎分６０００回程度が限界で
あり、これ以上の高速回転には無理があり、回転数が低
いと砥削効率が悪く時間が掛かるという欠点がある。ま
たブラシ電極３３は摩耗による損失が比較的大きいため
交換作業が煩雑であるという欠点もある。

【０００５】本発明は上記従来技術の欠点に着目し、こ
れを解決せんとしたものであり、その課題は、高速回転
が可能であり、比較的良好な耐久性を備え、電気が安定
的に供給され得る工具駆動装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では、軸端に工具
の装着部を有する主軸が軸受を介してハウジング内で支
持され、前記主軸を回転駆動する第１の駆動部が前記主
軸に作動連結され、前記主軸に対してその軸方向に振動
を加える第２の駆動部が前記主軸と同軸上に配設された
工具駆動装置において、前記軸受は少なくとも一つの転
がり軸受を含み、該転がり軸受は前記ハウジング側から
前記主軸側へ通電可能に形成され、該転がり軸受を介し
て前記第２の駆動部は電源に電気的に接続されたことを
特徴とする工具駆動装置が提供される。この構成によ
り、電源からは、通電可能に形成された転がり軸受を介
して第２の駆動部に電気供給されるので、従来のように
固定側と回転側にそれぞれ設けたブラシ電極と電極とを
接触させて通電させる必要がなく、摩耗による損失を抑
制することができるとともに、電気の安定的な供給と高
速回転が可能になる。また工具駆動装置では、主軸を第
１の駆動部により回転駆動するとともに、この主軸に第
２の駆動部により軸方向に振動を加えることにより、主
軸の軸端に装着された工具を軸方向に振動させながら回
転することができ、工作物に接触する工具の負荷を小さ
くして、工具の性能を維持向上させることができる。

【０００７】本発明の工具駆動装置において、前記転が
り軸受は通電可能に形成された外輪と内輪と転がり部材
とを備え、該外輪は電源へ電気的に接続され、該内輪は
前記第２の駆動部へ電気的に接続され、電源からの電気
は外輪、転がり部材、内輪へと順次流れて前記第２の駆
動部まで通電するように構成することができる。この構
成において、転がり部材は常に外輪と内輪とに接触して
回転しているため、電源から外輪に通電し、外輪からは
転がり部材を介して内輪に通電し、さらに、内輪から第
２の駆動部まで通電する。したがって、ブラシ電極の接
触による通電に比べて耐摩耗性能も優れ、高速回転も可
能になった。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

【０００９】図１は本発明の工具駆動装置１を示した断
面図であり、図２は図１を部分的に拡大して示した断面
図である。なお、図１及び図２の実施の形態では、研削
盤などの工作機械に用いる工具駆動装置を例示してい
る。この工具駆動装置１は、ハウジング２と、研削工具
を取り付けられる主軸４と、主軸４を支持する転がり軸
受５と、主軸４を回転駆動する第１の駆動部６と、主軸
４に対してその軸方向に振動を加える第２の駆動部７と
により構成される。

【００１０】ハウジング２はその内周面に、転がり軸受
５のための前部軸受固定部２１と、第１の駆動部６のた
めの後部軸受固定部２２とを備える。前部軸受固定部２
１と後部軸受固定部２２との間に電源接続部２６が内周
面と外周面との間を貫通して形成されている。この電源
接続部２６には、図示されない高周波交流電源に接続さ
れたリード線２８と通電軸受２５が設けられている。

【００１１】主軸４は、主軸本体４１と、主軸本体４１
の後部に第２の駆動部７を介在して連接する回転駆動伝
達軸４２とを備える。主軸本体４１は先端側を先細に形
成され、その先端部に研削工具の砥石車を取り付けるた
めの装着部４３が設けられている。回転駆動伝達軸４２
は中空軸からなり、主軸４側の大径部４２ａと、第１の
駆動部６に連結される小径部４２ｂとを備える。また小
径部４２ｂの軸端に噛み合いクラッチの一方をなすボス
４４が固定され、このボス４４に十字形の凹部４４ａが
小径部４２ｂとピン４２ｃとで固定されている。この小
径部４２ｂにはまた、その中間部に前述した通電軸受２
５が配置されており、この通電軸受２５と第２の駆動部
７の超音波振動子７１とが回転駆動伝達軸４２内を通し
て配線されたリード線４６で接続されている。

【００１２】次に、図２を参照して、通電軸受２５とそ
の周りの構成について説明する。通電軸受２５は、外輪
２５ａと内輪２５ｄと転がり部材２５ｃとを備え、これ
らは全てステンレス鋼などの通電可能な材料から形成さ
れており、転がり部材２５ｃは筒状または球状に形成さ
れたものが使用される。なお、外輪２５ａと内輪２５ｄ
の間には通電性の潤滑剤を注入することが好ましい。ま
たハウジング２の内周面と、回転駆動伝達軸４２の小径
部４２ｂの外周面とには、それぞれ管状に形成された絶
縁部材２３，４５が設けられている。そして、外輪２５
ａはその外周に導電板２５ｂが固定され、この導電板２
５ｂを介して絶縁部材２３に固定される一方で、内輪２
５ｄはその内周に導電板２５ｅが固定され、この導電板
２５ｅを介して絶縁部材４５に固定されている。これら
の導電板２５ｂ，２５ｅにはリード線２７，４６がそれ
ぞれ接続されており、リード線４６は絶縁部材４５と回
転駆動伝達軸４２の小径部４２ｂに穿設された貫通孔４
８に挿通されている。また図２のように複数の通電軸受
２５を設ける場合、隣接する外輪２５ａ同士、内輪２５
ｄ同士を絶縁するために、その間に絶縁部材４７ａ，２
４ａを配置し、さらに、絶縁部材４７ｂ，２４ｂを介し
て軸受固定部材２８，２９により固定する。以上のよう
に絶縁部材２３，２４ａ，２４ｂ，４５，４７ａ，４７
ｂを通電軸受２５の内外周と側方に設け、リード線２
７，４６を通電軸受２５に接続すれば、電源からの電気
は通電軸受２５を介して第２の駆動部７に安定的に供給
することができて、これにより、高速回転が可能で、比
較的良好な耐久性を備える工具駆動装置１が提供され
る。

【００１３】第１の駆動部６は外付けの回転駆動源を利
用した回転軸６１により構成される。回転軸６１はその
一方端に噛み合いクラッチの他方をなす十字形の軸（凸
部）６４を備え、他端にプーリ６２を備える。ハウジン
グ２の後部軸受固定部２２に転がり軸受６３が固定さ
れ、この転がり軸受６３にこの回転軸６１が支持され
る。その一方端の十字形の軸６４は、転がり軸受５に支
持された主軸４の回転駆動伝達軸４２の軸端に設けられ
たボス４４の凹部４４ａに差し込まれて、これらの係合
により回転軸６１が主軸４に直結され、他方端のプーリ
６２と、外部に配置された図示されないモータ駆動ユニ
ットの出力軸に取り付けられたプーリとの間にベルトを
巻き掛けられて、外部の回転駆動源に作動連結される。

【００１４】第２の駆動部７は、圧電素子を利用した超
音波振動子７１により構成される。超音波振動子７１
は、主軸本体４１と回転駆動伝達軸４２との間に介装さ
れて、主軸４１と同軸上に配設されている。この超音波
振動子７１に前述したように、回転駆動伝達軸４２内を
通して配線されたリード線４６が接続される。

【００１５】このように構成された工具駆動装置１は、
主軸４が転がり軸受５により回転可能に支持されて、第
１の駆動部６により回転駆動され、第２の駆動部７によ
り主軸４に微小振動が加えられる。すなわち、第１の駆
動部６が作動され、図示されない外部のモータ駆動ユニ
ットの動力がベルト、プーリにより伝達されて回転軸６
１が回転駆動され、この回転軸６１に直結された主軸４
が回転される。同時に、第２の駆動部７には通電軸受２
５を介して高周波交流電圧が印加され、超音波振動子７
１が軸方向に伸縮して、微小振動を発生し、この振動が
主軸４に加えられる。このとき、主軸４と回転軸６１が
十字形の凹部４４ａを有するボス４４と十字形の軸６４
を用いた噛み合いクラッチにより連結されているので、
主軸４が回転軸６１に確実に係合されて円滑に回転され
るとともに、主軸４の軸方向の移動が許容されて主軸４
が円滑に振動する。このようにして主軸４は軸方向に振
動しながら、回転される。これにより主軸４の先端に取
り付けられた図示されない砥石車は軸方向に振動しなが
ら回転駆動されて、工作物に接触する。この砥石車の振
動により、砥石車に受ける負荷が断続され、砥石車と工
作面との間の研削抵抗を小さくすることが可能になる。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、通電可能に形成された
転がり軸受を電極として機能させ、この転がり軸受を介
して電源から第２の駆動部まで安定的に電気が供給され
るので、従来のブラシ電極を用いたものに比べて、摩耗
による電極部分の損失を抑制することができるととも
に、更なる高速回転が可能になる。したがって、主軸を
第１の駆動部により高速で回転駆動するとともに、この
主軸に第２の駆動部により軸方向に振動を加えることに
より、主軸の軸端に装着した工具を軸方向に振動させな
がら回転させても、電極部分の摩耗による部品取り換え
の手間を少なくできるため、工具の性能を十分に引き出
し、工作物に対する加工効率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の工具駆動装置を示した断面図である。

【図２】図１を部分的に拡大して示した断面図である。

【図３】従来例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 工具駆動装置 ２ ハウジング ２５ 通電軸受 ２５ａ 外輪 ２５ｃ 転がり部材 ２５ｄ 内輪 ２６ 電源接続部 ４ 主軸 ４３ 工具の装着部 ５ 転がり軸受 ６ 第１の駆動部 ６３ 転がり軸受 ７ 第２の駆動部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸端に工具の装着部を有する主軸が軸受
   を介してハウジング内で回転可能に支持され、前記主軸
   を回転駆動する第１の駆動部が前記主軸に作動連結さ
   れ、前記主軸に対してその軸方向に振動を加える第２の
   駆動部が前記主軸と同軸上に配設された工具駆動装置に
   おいて、前記軸受は少なくとも一つの転がり軸受を含
   み、該転がり軸受は前記ハウジング側から前記主軸側へ
   通電可能に形成され、該転がり軸受を介して前記第２の
   駆動部は電源に電気的に接続されたことを特徴とする工
   具駆動装置。
2. 【請求項２】 前記転がり軸受は通電可能に形成された
   外輪と内輪と転がり部材とを備え、該外輪は電源へ電気
   的に接続され、該内輪は前記第２の駆動部へ電気的に接
   続され、電源からの電気は外輪、転がり部材、内輪へと
   順次流れて前記第２の駆動部まで伝導するように構成さ
   れたことを特徴とする請求項１記載の工具駆動装置。