JP2003340671A - ビルトインモータ主軸およびそれを用いた超仕上げ盤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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、かつ、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
トインモータ主軸とその主軸を用いた超仕上げ盤を提供
する。 【解決手段】 モータステータ６を収容したハウジング
１内に、モータロータ５が中間部に固着された回転軸２
をその両端部において転がり軸受３，４で支持し、その
うちの一方の転がり軸受４を、ハウジング１に対して着
脱自在に挿入された軸受ケース１１内に収容することに
より、モータステータ６やモータロータ５の寸法に係わ
りなく、転がり軸受３を任意のサイズのものを使用可能
とし、高速回転が可能で振動の発生を抑制することがで
き、しかも組み立てや軸受交換作業を容易化する。この
ビルトインモータ主軸を超仕上げ盤に採用するに当たっ
ては、超仕上げ加工に用いるクーラントを冷却液とする
ことにより、専用の冷却装置を不要としてそのコストを
低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転軸のハウジン
グ内に、回転軸を駆動するためのモータが組み込まれて
なるビルトインモータ主軸と、そのビルトインモータ主
軸を用いた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２０００
０ｒｐｍ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
ンモータ主軸と、その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】本発明のビルトインモー
タ主軸は、ハウジングに対して回転自在に支承された軸
にモータのロータが固着され、かつ、そのロータに対向
して上記ハウジング内にモータのステータが配置されて
なるビルトインモータ主軸において、上記軸がその両端
部に配設された転がり軸受により支持され、その間に上
記ロータが固着されているとともに、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ことによって特徴づけら
れる（請求項１）。

【００１１】本発明のビルトインモータ主軸は、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するものである。

【００１２】すなわち、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】一方、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に、請求項１に記載のビルト
インモータ主軸が用いられ、かつ、当該主軸のハウジン
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
ていることによって特徴づけられる（請求項２）。

【００１４】以上の構成からなる本発明の超仕上げ盤に
おいては、請求項１に係る発明の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して
いる。

【００１５】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
することで主軸をハウジングに固定することも可能であ
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。

【００１６】

【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の主軸に適用した実施の形態の軸平
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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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１
６ａ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１６，１
６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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】

【発明の効果】本発明のビルトインモータ主軸によれ
ば、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。

【００２９】また、本発明の超仕上げ盤によると、以上
の本発明のビルトインモータ主軸を被加工物を回転させ
るための主軸として用いるとともに、その冷却液として
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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のビルトインモータ主軸の実施の形態の
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

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングに対して回転自在に支承され
   た軸にモータのロータが固着され、かつ、そのロータに
   対向して上記ハウジング内にモータのステータが配置さ
   れてなるビルトインモータ主軸において、 上記軸がその両端部において転がり軸受により支持さ
   れ、その間に上記ロータが固着されているとともに、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ことを特
   徴とするビルトインモータ主軸。
2. 【請求項２】 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に、
   請求項１に記載のビルトインモータ主軸が用いられ、か
   つ、当該主軸の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ていることを特徴とする超仕
   上げ盤。