JP2004009180A - ビルトインモータ主軸 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単でコンパクトな構成のもとに、油性クーラントを用いる工作機械の主軸として、高速回転が可能で、回転時における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を提供する。
【解決手段】ハウジング１内に回転軸２の両端部を滑り軸受３，４および５によって支持し、これらの間にモータロータ６並びにモータステータ７を設け、各滑り軸受３，４および５には、当該主軸が搭載される工作機械で用いる油性クーラントを潤滑油として供給する。ビルトインモータタイプとすることによりベルト走行による振動をなくすとともに、滑り軸受を用いることによって転がり振動の発生もなくし、また、その滑り軸受の潤滑に油性クーラントを用いることにより、専用の潤滑装置を不要とする。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はビルトインモータ主軸に関し、更に詳しくは、超仕上げ盤等の油性クーラントを用いる工作機械の主軸に使用されるビルトインモータ主軸に関する。
【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、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６に例示するような構造が一般的に採用されている。
【０００４】
すなわち、バッキングプレート６１が装着される主軸６２は、ハウジング６２１内に転がり軸受（図示せず）を介して回転軸６２２を回転自在に支承した構造を有し、主軸台６３上に固定されている。回転軸６２２には、その一端側にバッキングプレート６１が装着されるとともに、他端側には主軸プーリ６４が装着されている。主軸台６３の上には、モータ架台６５を介して駆動モータ６６が配置されており、この駆動モータ６６に出力軸に取り付けられたモータプーリ６７と上記した主軸プーリ６４とにベルト６８が掛け回されることにより、駆動モータ６６の回転が主軸６２に伝達される。
【０００５】
この図６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６１に端面が押し付けられ、その状態でバッキングプレート６１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、油性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。
【０００６】
【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６６の振動が主軸６２に伝わる問題のほか、主軸６２の回転速度を上げるとベルト６８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。
【０００７】
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。
【０００８】
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、高速回転が可能で、しかも回転時における振動の発生を可及的に少なくすることができ、例えば転がり軸受の軌道輪用の超仕上げ盤の主軸に用いることによりＮＲＲＯの低減を達成することのできるビルトインモータ主軸の提供を目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、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た構造を有するとともに、油性クーラントを用いる工作機械に使用されるビルトインモータ主軸であって、上記軸がその両端部において滑り軸受によって支持され、その間に上記ロータが固着されているとともに、上記各滑り軸受に、上記油性クーラントが潤滑油として供給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１）。
【００１０】
ここで、本発明においては、上記モータのロータと、上記軸を両端部で支持する各滑り軸受の間に、それぞれエアパージ機構を設けた構成（請求項２）を好適に採用することができる。
【００１１】
本発明の構成によれば、主軸内にモータを内蔵させてなるビルトインモータ主軸とすることによって、ベルトの走行による振動を抑えるとともに、軸を両端部において支える軸受として滑り軸受を採用することによって転がり振動をもなくし、更にその滑り軸受の潤滑油として、当該主軸が搭載される工作機械において加工時に用いられる油性クーラントを利用することによって、専用の潤滑油剤とその供給装置を不要とすることができる。
【００１２】
また、請求項２に係る発明のように、軸に固着されたモータのロータと、その軸を両端部において支持する滑り軸受との間にエアパージ機構を設けることにより、簡単な構成のもとに滑り軸受の潤滑用の油性クーラントがロータ並びにステータからなるビルトインモータにまで及ぶことを確実に防止することができる。
【００１３】
【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る。
【００１４】
ハウジング１内に回転軸２が回転自在に支承された状態で収容されている。この回転軸２は、図中右側（以下、前側と称する）においてラジアル・アキシャル滑り軸受３およびアキシャル滑り軸受４により支持されている一方、図中左側（以下、後側と称する）においてはラジアル滑り軸受５によって支持されており、これらの中間部分にモータロータ６が固定されている。また、そのモータロータ６の外周面に対向するように、略筒型をしたモータステータ７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。
【００１５】
回転軸２の前端には、フランジ部８ａが形成されたアダプタ部材８がインロー付きねじによって固着されており、このアダプタ部材８の前端面にバッキングプレート９が取り付けられている。このバッキングプレート９に、被加工物Ｗである玉軸受の内輪が前記した従来の超仕上げ盤と同様にローラＲによって押し付けられた状態で、回転軸２の駆動によってに回転が与えられ、油性クーラントをかけながら超仕上げ砥石Ｓを揺動させつつ押圧することで、その軌道面に超仕上げ加工が施される。
【００１６】
以上のアダプタ部材８のフランジ部８ａの後側にラジアル・アキシャル滑り軸受３が、前側にアキシャル滑り軸受４がそれぞれ隣接して配置されている。ラジアル・アキシャル滑り軸受３は、図２に軸平行断面図を、図３にはその右側面図を示すように、中央部を貫通する孔３ａを備えた略円筒形をした部材であって、その孔３ａの表面（内周面）の軸方向中央部分に周方向に沿った油溜まり３ｂが形成されているとともに、その両側に軸方向に沿った複数の溝３ｃが形成されており、この孔３ａに回転軸２が挿入され、この部分でラジアル滑り軸受を構成している。また、その前端面３ｄには、孔３ａの周囲に沿った円形の油溜まり３ｅが形成されているとともに、その油溜まり３ｅから外周に向けて放射状に複数の溝３ｆが形成されており、この前端面３ｄにアダプタ部材８のフランジ部８ａの後端面が当接し、この部分でアキシャル滑り軸受を構成している。また、以上の各油溜まり３ｂおよび３ｅには、それぞれ当該ラジアル・アキシャル滑り軸受３の外周側に連通する複数の潤滑油通路３ｇおよび３ｈが形成されている。
【００１７】
アキシャル滑り軸受４は、アダプタ部材８のフランジ部８ａの前端面に当接するように配置されている。なお、このアキシャル滑り軸受４のフランジ部８ａの前端面への当接面は、図３に示すラジアル・アキシャル滑り軸受３のアキシャル軸受構成面に準じた形状とされており、その油溜まり４ａにもこのアキシャル滑り軸受４の外周側に連通する複数の潤滑油通路４ｂが形成されている。
【００１８】
以上の前側の各滑り軸受３，４のうちラジアル・アキシャル滑り軸受３は、ハウジング１の前端部に形成されているブッシュ収容孔１ａ内に圧入固定されており、アキシャル滑り軸受４は、ハウジング１の前端面にねじ（図示せず）により固定された前蓋１０内に圧入固定されている。そして、これらの各滑り軸受３，４の各潤滑油通路３ｇ，３ｈおよび４ｂには、ハウジング１ないしは前蓋１０に形成されている潤滑油供給路１ｂないしは１０ａを介して、当該超仕上げ盤で用いられる油性クーラントが適当なフィルタを介して供給される。この油性クーラントは、各滑り軸受３，４を経た後、排出路１ｃを介して外部に排出される。
【００１９】
一方、回転軸２を後側で支持するラジアル滑り軸受５は、回転軸２を貫通させる孔５ａを備え、その孔５ａの内周面は図２に示すラジアル・アキシャル滑り軸受３のラジアル軸受構成面に準じた形状とされるものであって、その孔５ａの内周面の油溜まり５ｂには、複数の潤滑油通路５ｃが形成されている。
【００２０】
このラジアル滑り軸受５はブッシュケース１１内に挿入された状態でハウジング１内に収容されている。ブッシュケース１１は、ラジアル滑り軸受５を挿入するための孔１１ａが形成された略円筒体で、後端に外フランジ部１１ｂが、前端には内フランジ部１１ｃが形成され、外周面１１ｄがハウジング１の後端部に形成されたケース収容孔１ｄ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の後端面にねじ（図示略）で固定されている。ハウジング１のブッシュ収容孔１ｄの内径寸法は、モータステータ７の外径寸法よりも大きく、前記したブッシュ収容孔１ａと同軸に形成されている。また、ブッシュケース１１の後端面には後蓋１２が取り付けれている。
【００２１】
そして、この後側のラジアル滑り軸受５の潤滑油通路５ｃにも、後蓋１２並びにブッシュケース１１を通じて形成されている潤滑油供給路１２ａ，１１ｅを介して、当該超仕上げ盤で用いられる油性クーラントが適当なフィルタを介して供給される。この油性クーラントは、ラジアル滑り軸受５を経た後、排出路１１ｆを介して外部に排出される。
【００２２】
前記したラジアル・アキシャル滑り軸受３の後側と、ラジアル滑り軸受５の前側には、それぞれエアパージ用ノズル体１３および１４が配置されている。前側のエアパージ用ノズル体１３はハウジング１に嵌め込まれ、後側のエアパージ用ノズル体１４はブッシュケース１１の内フランジ部１１ｃの内周面に嵌め込まれている。
【００２３】
これらの各エアパージ用ノズル体１３，１４は、互いに同等の形状・構造をしており、一方のエアパージ用ノズル体１３を代表させてその構造を図４に軸平行断面図、図５にその右側面図を示して説明すると、全体としてリング状をなし、その外周面および内周面には周方向に沿った溝１３ａおよび１３ｂを備えるとともに、その内外の溝１３ａ，１３ｂを繋ぐように複数の貫通孔１３ｃが形成された構造を有し、各貫通孔１３ｃがエアパージ用のノズルを形成している。
【００２４】
そして、これらの各エアパージ用ノズル体１３，１４には、ハウジング１またはブッシュケース１１ないしは後蓋１２に形成されたオイルミスト供給路１ｅまたは１１ｇないしは１２ｂを通じてオイルミストが供給される。なお、これらの各オイルミストは、ミスト排出路１ｆまたは１１ｈを介して外部に排出される。なお、ミスト排出路１ｆは紙面に直交する方向にオイルミストを排出する。
【００２５】
以上の本発明の実施の形態においては、各滑り軸受３，４および５に油性クーラントを潤滑油として供給し、かつ、各エアパージ用ノズル体１３，１４にオイルミストを供給しつつ、ビルトインモータを駆動する。これにより回転軸２はその両端部においてラジアル方向に、アダプタ部材８のフランジ部８ａの両端部においてアキシャル方向に滑り支持された状態で回転し、高い剛性のもとに転がり振動の発生もなく静粛に回転する。また、各滑り軸受３，４および５に潤滑油として供給されている油性クーラントは、エアパージ用ノズル体１３，１４に供給されるオイルミストによってパージされてビルトインモータにまで至ることがない。
【００２６】
また、後側のラジアル滑り軸受５をブッシュケース１１に挿入した状態でハウジング１内に配置し、ブッシュケース１１の外径寸法をモータステータ７の外径寸法よりも大きくしているので、ブッシュケース１１をハウジング１内に挿入する前にモータステータ７をビルトインすることにより、その作業が容易となる。
【００２７】
おな、以上の実施の形態においては、転がり軸受の内輪用の超仕上げ盤に本発明を適用した例を示したが、本発明は、他の任意の部材を対象とする超仕上げ盤に適用することができるとともに、油性クーラントを用いる他の工作機械にも適用することができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、主軸内にモータをビルトインしてベルトの走行による振動をなくするとともに、回転軸を滑り軸受によって支持することによって転がり振動の発生をもなくし、高速で回転させても振動の発生を抑制することができ、転がり軸受の軌道輪用の超仕上げ盤の主軸に適用した場合、ＮＲＲＯの低減に寄与することができる。ＦＦＴによる振動測定の結果、図６に示したベルト駆動方式の従来の主軸に比して振動を１／１０にすることができ、また、ビルトインモータ主軸で転がり軸受を用いた場合に比して振動を１／２にすることができ、軸成分の振動を極めて低く抑え得ることが確かめられた。
【００２９】
しかも、回転軸を支持する各滑り軸受の潤滑油として油性クーラントを用いているため、専用の潤滑装置が不要となってコストを低減させることができる。
【００３０】
また、請求項２に係る発明のように、前後の滑り軸受とビルトインモータの間に、それぞれエアパージ機構を設けることにより、簡単な構成のもとに各滑り軸受に潤滑油として供給される油性クーラントがビルトインモータに及ぶことを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明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る。
【図２】本発明の実施の形態におけるラジアル・アキシャル滑り軸受３の軸平行断面図である。
【図３】図２の右側面図である。
【図４】本発明の実施の形態におけるエアパージ用ノズル体１３の軸平行断面図である。
【図５】図４の右側面図である。
【図６】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の説明図である。
【符号の説明】
１　ハウジング
２　回転軸
３　ラジアル・アキシャル滑り軸受
４　アキシャル滑り軸受
５　ラジアル滑り軸受
６　モータロータ
７　モータステータ
８　アダプタ部材
８ａ　フランジ部
９　バッキングプレート
１０　前蓋
１１　ブッシュケース
１２　後蓋

Claims (2)

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た構造を有するとともに、油性クーラントを用いる工作機械に使用されるビルトインモータ主軸であって、
   上記軸がその両端部において滑り軸受によって支持され、その間に上記ロータが固着されているとともに、上記各滑り軸受に、上記油性クーラントが潤滑油として供給されるように構成されていることを特徴とするビルトインモータ主軸。
2. 上記モータのロータと、上記軸を両端部で支持する各滑り軸受の間に、それぞれエアパージ機構が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のビルトインモータ主軸。

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