JP2007223016A

JP2007223016A - スピンドル装置

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Publication number: JP2007223016A
Application number: JP2006050452A
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Inventors: Ichiro Araya; 一朗新家; Shuichi Kawada; 秀一川田; Taro Hasegawa; 太郎長谷川
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Current assignee: Sodick Co Ltd
Priority date: 2006-02-27
Filing date: 2006-02-27
Publication date: 2007-09-06
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Abstract

【課題】ベース部側と主たるスピンドルの側との間を安定して確実に電気的に接続しつつ、前記主たるスピンドルをその軸振れを抑えて所定の軸線回りに高い精度で回転させる。
【解決手段】スピンドル５，６はベース部に対して互いに独立して回転可能に支持される。スピンドル５，６の軸線は一直線上に存する。スピンドル６は、主たるスピンドル５と同期して回転される。ベース部側とスピンドル６側との間は、ブラシ１５によって電気的に接続される。スピンドル５側とスピンドル６側との間は、可撓性を有する電線１７によって、電気的に接続される。電線１７が可撓性を有するとともにスピンドル６がスピンドル５と同期して回転されるので、主たるスピンドル５には、電気的な接続に伴ってスピンドル５を軸振れさせるような力が加わらない。
【選択図】図１

Description

本発明は、放電加工機やその他の各種の工作機械やマシニングセンタなどにおいて用いられるスピンドル装置に関するものである。

スピンドル装置は、ハウジング等のベース部と、ベース部に対して回転可能に支持されたスピンドルとを備えている。前記スピンドルには、例えば、ツールホルダを介して所定のツールが装着される。

スピンドル装置では、ベース部側からスピンドル側に給電したり、所定のセンサ信号をスピンドルの側からベース部側へ導いたりするため、ベース部側とスピンドル側との間を電気的に接続する必要がある場合がある。例えば、下記の特許文献１，２には、放電加工用の極間電流を流すために、ベース部側とスピンドル側との間を電気的に接続したスピンドル装置を備えた放電加工機が開示されている。

そして、従来のスピンドル装置では、例えば特許文献１，２に開示されているように、スピンドルに設けられた導電リングに対してあるいはスピンドルに対して、ブラシをベース部側からスピンドルのラジアル方向へ圧接することで、ベース部側とスピンドル側との間が電気的に接続されていた。
特許第３２３８２１８号公報特公平３−５８８５１号公報

近年、工作機械等の加工精度等の向上の要請に応えて、スピンドルの軸受等の改良が進んだ結果、本来的に、所定の軸線回りに著しく高い精度でスピンドルが回転し得るスピンドル装置が提供されるようになってきている。

しかしながら、前記従来のスピンドル装置のように、ベース部側とスピンドル側との間をブラシにより電気的に接続すると、両者の間を安定して確実に電気的に接続しつつ、スピンドルを軸振れを抑えて所定の軸線回りに高い精度で回転させることは困難であった。

すなわち、前記従来のスピンドル装置では、ベース部側とスピンドル側との間の電気的な接続を安定して確実に行うためには、ブラシの押圧力を高める必要がある。したがって、その押圧力によってスピンドルの軸振れが増大してしまい、スピンドルの回転精度を高めることが困難であった。一方、スピンドルの回転精度を高めるべくブラシの押圧力を弱めると、ブラシの接触が不十分となって一時的な絶縁状態となり、ベース部側とスピンドル側との間の電気的な接続が不安定になってしまう。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ベース部側と主たるスピンドルの側との間を安定して確実に電気的に接続しつつ、前記主たるスピンドルをその軸振れを抑えて所定の軸線回りに高い精度で回転させることができる、スピンドル装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明の第１の態様によるスピンドル装置は、（i）ベース部に対して回転可能に支持された第１のスピンドルと、（ii）前記第１のスピンドルの軸線とほぼ一直線上に存する軸線の回りに前記第１のスピンドルとは独立して前記ベース部に対して回転可能に支持された第２のスピンドルと、（iii）前記ベース部側と前記第２のスピンドル側との間を電気的に接続する第１の接続手段と、（iv）前記第１のスピンドル側と前記第２のスピンドル側との間を電気的に接続する第２の接続手段であって、前記第１及び第２のスピンドル間が剛体で連結される場合に比べて、少なくとも前記第１のスピンドルに軸振れを生じさせる方向の力が前記第２のスピンドル側から前記第１のスピンドル側へ伝達されるのを低減させるような機械的な自由度を持つ第２の接続手段と、を備え、前記ベース部側と前記第１のスピンドル側との間の電気的な接続が、前記第１及び第２の接続手段を経由して行われるものである。

この第１の態様によれば、前記第１のスピンドルが、ツールを装着するためなどの主たるスピンドルとして用いられる。使用に際して、前記第２のスピンドルは、前記第１のスピンドルと実質的に同期して回転される。前記ベース部側と前記第２のスピンドル側との間を電気的に接続する前記第１の接続手段として、例えばブラシを用い、そのブラシの第２のスピンドル側に対する押圧力を、前記ベース部側と前記第２のスピンドル側との間が安定して確実に電気的に接続される程度に十分に大きな力に設定する。その結果、その押圧力によって前記第２のスピンドルの軸振れが比較的大きくなり、前記第２のスピンドルの回転精度は低くなる。ところが、前記第１のスピンドル側と前記第２のスピンドル側との間を電気的に接続する前記第２の接続手段が前記機械的な自由度を持っているとともに、前記第２のスピンドルが前記第１のスピンドルと実質的に同期して回転されるので、前記第１のスピンドルに軸振れを生じさせるような力は、前記第２のスピンドル側から前記第１のスピンドルへ加わり難くなる。したがって、前記第１のスピンドルには、電気的な接続に伴って前記第１のスピンドルに加わろうとする前記第１のスピンドルを軸振れさせる力が、低減される。このため、前記第１のスピンドルの軸振れが低減され、前記第１のスピンドルの回転精度が高まる。また、前記第２のスピンドルが前記第１のスピンドルと実質的に同期して回転されるので、前記第２の接続手段によって、前記第１のスピンドル側と前記第２のスピンドル側との間を安定して確実に電気的に接続させることができる。

このように、前記第１の態様によれば、ツールを装着するためなどの主たるスピンドルとして用いられる前記第１のスピンドルの他に、電気的な接続に関して補助的な作用を担う前記第２のスピンドルが採用され、更に前記第１及び第２の接続手段が採用されていることで、ベース部側と主たるスピンドル（前記第１のスピンドル）の側との間を前記第１及び第２の接続手段を経由して安定して確実に電気的に接続しつつ、前記主たるスピンドルをその軸振れを抑えて所定の軸線回りに高い精度で回転させることができる。

ところで、前記第１のスピンドルは、ベース部に対して所定の軸線回りに高い精度で回転し得るような軸受で支持されていることが好ましい。このような軸受としては、特に精度が高められた機械式軸受の他に、空気静圧軸受等の気体軸受や油静圧軸受等の流体軸受を挙げることができる。特に、前記第１のスピンドルが気体軸受で支持されていると、前記第１のスピンドルが油静圧軸受等の流体軸受や機械式の軸受で支持されている場合に比べて、前記第１のスピンドルに加わる外力によって軸振れを生じ易いので、前記第１の態様の効果はより顕著となる。前記第２のスピンドルは電気的な接続に関して補助的な作用を担うだけであるので、前記第２のスピンドルの回転精度は必ずしも高い必要はない。これらの点は、後述する第３の態様についても同様である。

本発明の第２の態様によるスピンドル装置は、前記第１の態様において、前記第２のスピンドルを前記第１のスピンドルと実質的に同期して回転するように制御する制御手段を備えたものである。

前記制御手段は、例えば、前記第１のスピンドルの回転位置を検出する検出部を含み、前記検出部からの検出信号に基づいて、前記第２のスピンドルの回転位置が前記第１のスピンドルの回転位置に対して所定の位置関係を保つように制御してもよい。

また、前記制御手段は、例えば、前記第１のスピンドルの回転位置指令信号に基づいて、前記第２のスピンドルの回転位置が前記第１のスピンドルの回転位置に対して所定の位置関係を保つように制御してもよい。

本発明の第３の態様によるスピンドルは、（i）ベース部に対して回転可能に支持された第１のスピンドルと、（ii）前記第１のスピンドルの軸線とほぼ一直線上に存する軸線の回りに前記第１のスピンドルとは独立して前記ベース部に対して回転可能に支持された第２のスピンドルと、（iii）前記ベース部側と前記第２のスピンドル側との間を電気的に接続する第１の接続手段と、（iv）前記第１のスピンドル側と前記第２のスピンドル側との間を電気的に接続する第２の接続手段であって、前記第２のスピンドル側の回転トルクを前記第１のスピンドル側へ伝達させるとともに、前記第１及び第２のスピンドル間が剛体で連結される場合に比べて、前記第１のスピンドルに軸振れを生じさせる方向の力が前記第２のスピンドル側から前記第１のスピンドル側へ伝達されるのを低減させるような機械的な自由度を持つ第２の接続手段と、を備え、前記ベース部側と前記第１のスピンドル側との間の電気的な接続が、前記第１及び第２の接続手段を経由して行われ、前記第１のスピンドルは、前記第２の接続手段を介して前記第２のスピンドル側から伝達された回転トルクによって回転するものである。

この第３の態様によれば、前記第１のスピンドルが、ツールを装着するためなどの主たるスピンドルとして用いられる。使用に際して、前記第２のスピンドルがモータやその他のアクチュエータにより回転され、その回転トルクが前記第２の接続手段を介して前記第１のスピンドルに伝達されて、前記第１のスピンドルが前記第２のスピンドルに連動して回転する。前記ベース部側と前記第２のスピンドル側との間を電気的に接続する前記第１の接続手段として、例えばブラシを用い、そのブラシの第２のスピンドル側に対する押圧力を、前記ベース部側と前記第２のスピンドル側との間が安定して確実に電気的に接続される程度に十分に大きな力に設定する。その結果、その押圧力によって前記第２のスピンドルの軸振れが比較的大きくなり、前記第２のスピンドルの回転精度は低くなる。ところが、前記第１のスピンドル側と前記第２のスピンドル側との間を電気的に接続する前記第２の接続手段が前記機械的な自由度を持っているので、前記第１のスピンドルに軸振れを生じさせるような力は、前記第２のスピンドル側から前記第１のスピンドルへ加わり難くなる。したがって、前記第１のスピンドルには、電気的な接続に伴って前記第１のスピンドルに加わろうとする前記第１のスピンドルを軸振れさせる力が、低減される。このため、前記第１のスピンドルの軸振れが低減され、前記第１のスピンドルの回転精度が高まる。また、前記第２の接続手段によって、前記第１のスピンドル側と前記第２のスピンドル側との間を安定して確実に電気的に接続させることができる。

このように、前記第３の態様によれば、ツールを装着するためなどの主たるスピンドルとして用いられる前記第１のスピンドルの他に、電気的な接続に関して補助的な作用を担う前記第２のスピンドルが採用され、更に前記第１及び第２の接続手段が採用されていることで、ベース部側と主たるスピンドル（前記第１のスピンドル）の側との間を前記第１及び第２の接続手段を経由して安定して確実に電気的に接続しつつ、前記主たるスピンドルをその軸振れを抑えて所定の軸線回りに高い精度で回転させることができる。また、前記第３の態様によれば、前記第１のスピンドルを回転させるための回転トルクが前記第２の接続手段を介して前記第２のスピンドル側から供給されるので、前記第１のスピンドルに回転トルクを供給するための専用のモータ等を設ける必要がなくなるとともに、前記第１及び第２のスピンドル間の同期制御等が不要となるので、コストを低減することができる。

本発明の第４の態様によるスピンドル装置は、前記第１又は第２の態様において、前記第２の接続手段は、可撓性を有する電線を含むものである。

本発明の第５の態様によるスピンドル装置は、前記第１乃至第３のいずれかの態様において、前記第２の接続手段は、導電材料からなるつる巻ばねを含むものである。

前記第４及び第５の態様は前記第２の接続手段の例を挙げたものであるが、本発明では、これらの例に限定されるものではない。

本発明によれば、ベース部側と主たるスピンドルの側との間を安定して確実に電気的に接続しつつ、前記主たるスピンドルをその軸振れを抑えて所定の軸線回りに高い精度で回転させることができる、スピンドル装置を提供することができる。

以下、本発明によるスピンドル装置について、図面を参照して説明する。

［第１の実施の形態］

図１は、本発明の第１の実施の形態によるスピンドル装置を示す概略図で、その一部を断面で示したものである。図２は、図１中の電線１７の付近を拡大した拡大図である。

本発明によるスピンドル装置は、図１に示すように、軸受ハウジング１、円筒状の連結部材２、円盤状の検出ヘッド取り付け板３及び円筒状のモータ保持部材４を備え、これらが一体化されてベース部を構成している。

また、本実施の形態によるスピンドル装置は、前記ベース部に対して回転可能に支持された第１のスピンドル５と、第１のスピンドル５の軸線と一直線上に存する軸線の回りに第１のスピンドル５と独立して前記ベース部に対して回転可能に支持された第２のスピンドル６とを備えている。

第１のスピンドル５は、外部から供給される空気により軸受ハウジング１との間に形成される空気静圧ベアリング（図示せず）によって、軸受ハウジング１に対して図１中の左右方向に延びる軸線（図示せず）の回りに回転可能に支持されている。第１のスピンドル５は、このように空気静圧ベアリングにより支持されることで、前記軸線の回りに非常に高い精度で回転し得るようになっている。なお、図１では、空気静圧ベアリング及びエアタービンのための空気供給路やエアシール構造等の図示は省略している。

第１のスピンドル５は、主たるスピンドルとして用いられ、その先端（図１中の右端）に設けられたツールホルダ７を介して所望のツール（例えば、放電加工機に用いる場合は、放電加工用電極）を取り付けられるようになっている。第１のスピンドル５は、導電材料で構成されている。

また、本実施の形態では、第１のスピンドル５にはタービンブレード（図示せず）が設けられ、後述する電空レギュレータ８からエア供給路（図示せず）を介して供給されるタービン用エアが、前記タービンブレードに噴射されることで、第１のスピンドル５が回転するようになっている。すなわち、本実施の形態では、第１のスピンドル５は、タービンロータとなっている。

図１に示すように、第１のスピンドル５の後端側には、第１のスピンドル５の回転位置を検出するロータリエンコーダ１０の回転板１０ａが、取り付け部材１１を介して固着されている。ロータリエンコーダ１０の検出ヘッド１０ｂは、回転板１０ａと対向するように、検出ヘッド取り付け板３によって前記ベース部に対して固定されている。

第２のスピンドル６を支持して回転させるサーボモータ等のモータ１２の本体１２ａが、モータ保持部材４に固定されている。第２のスピンドル６は、導電材料で概略筒状に構成され、モータ１２の出力軸１２ｂに、絶縁カップリング１３を介して固定されている。第２のスピンドル６は、絶縁カップリング１３によって、出力軸１２ｂに対して電気的に絶縁されている。モータ１２は、出力軸１２ｂの回転位置を検出するロータリエンコーダ１２ｃを有している。

第２のスピンドル６の外周には通電リング１４が固着されている。本実施の形態では、前記ベース部側と前記第２のスピンドル６側との間を電気的に接続する第１の接続手段として、ブラシ１５が設けられている。ブラシ１５は、モータ保持部材４に設けられた絶縁材料からなるブラシ保持部材２４によって保持されている。ブラシ１５は、スプリング１６により第２のスピンドル６のラジアル方向へ付勢されて、通電リング１４に押圧されている。ブラシ１５の通電リング１４に対する押圧力は、両者の間が安定して確実に電気的に接続される程度に十分に大きな力に設定されている。また、ブラシ１５は、所定の配線を行う電線１７に接続されている。なお、本実施の形態では、ブラシ１５は複数設けられているが、その数は１つでもよい。また、本発明では、前記第１の接続手段は、ブラシ１５に限定されるものではなく、ベース部側とスピンドル６側との間を比較的安定して確実に電気的に接続することができれば、任意の接続手段を用いてもよい。

本実施の形態では、第１のスピンドル５側と第２のスピンドル６側との間を電気的に接続する第２の接続手段であって、スピンドル５，６間が剛体で連結される場合に比べて、少なくとも第１のスピンドル５に軸振れを生じさせる方向の力が第２のスピンドル６側から第１のスピンドル５側へ伝達されるのを低減させるような機械的な自由度を持つ第２の接続手段として、図１及び図２に示すように、可撓性を有する電線（例えば、銅等の撚り線からなる電線）１７が設けられている。第１のスピンドル５の回転精度をより一層高めるためには、電線１７を介して第１のスピンドル５に力が極力加わらないことが好ましい。そのため、電線１７は極力柔らかいことが好ましい。

図２に示すように、電線１７の図中の右端には、小径部１８ａ及び大径部１８ｂで構成され導電材料からなる固定部材１８が固着されている。ボルト１９の中心の挿通孔１９ａに、電線１７及び小径部１８ａが挿通されている。ボルト１９と電線１７及び小径部１８ａとの間は、直接的には固定されていない。ボルト１９は、導電材料で構成され、外周にネジ山を有している。第１のスピンドル５の図中左端部にはボルト１９に適合するネジ孔が形成され、このネジ孔に固定部材１８が挿入され、固定部材１８の図中の右端がスピンドル５の前記ネジ孔の段部５ａに当接している。そして、ボルト１９が第１のスピンドル５の前記ネジ孔に螺合されて、ボルト１９の右端が固定部材１８の左端を右方向へ押し付けている。これにより、電線１７の右端部が第１のスピンドル５に対して固定されている。また、電線１７は、固定部材１８及びボルト１９を介して、第１のスピンドル５と電気的に接続されている。

一方、図２に示すように、電線１７の図中の左端には、導電材料からなる通電コマ２０が固着されている。コマ２０は、与圧スプリング２１によって右方向へ付勢されて、第２のスピンドル６に螺合されたカップ状の導電材料からなるコマ押さえ部材２２に押し付けられている。これにより、電線１７の左端部が第２のスピンドル６に対して固定されている。また、電線１７は、通電コマ２０及びコマ押さえ部材２２を介して、第２のスピンドル６と電気的に接続されている。

本実施の形態では、電線１７は、スピンドル５，６の軸線と一直線をなす線上に延びるように配置されているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、弛んで例えば湾曲してもよい。本実施の形態では、電線１７は、前述したように一直線上に延びているが、電線１７に張力がほとんど又は全くかからないように、電線１７の長さ等が設定されている。もっとも、これに限定されるものではなく、電線１７に所定の張力がかかるようにしてもよい。

本実施の形態では、電線１７の固定構造として前述した構造を採用することによって、電線１７の取り付けや交換等を容易に行うことができるので、好ましい。しかし、基本的には、電線１７の両端部がスピンドル５，６にそれぞれ固定されていればよい。したがって、例えば、電線１７の両端部をスピンドル５，６にそれぞれ半田付けにより固定してもよい。

本実施の形態によるスピンドル装置は、図１に示すように、外部からの指令信号に応じて制御信号を出力する制御部９と、制御部９からの制御信号（電気信号）に応じたタービン用エア（スピンドル５を回転させるためのエア）を供給する電空レギュレータ８を備えている。制御部９及び電空レギュレータ８によって、指令信号が示す回転数で第１のスピンドル５が回転するように制御される。

また、本実施の形態によるスピンドル装置は、図１に示すように制御部２３を備えている。制御部２３は、ロータリエンコーダ１０の検出ヘッド１０ｂからの回転位置検出信号（第１のスピンドル５の回転位置を示す信号）と、ロータリエンコーダ１２ｃからの回転位置検出信号（第２のスピンドル６の回転位置を示す信号）とに基づいて、第２のスピンドル６の回転位置が第１のスピンドル５の回転位置に対して初期の位置関係を保つように、モータ１２を制御する。これにより、制御部２３は、第２のスピンドル６を第１のスピンドル５と同期して回転するように制御する。

本実施の形態によれば、第１のスピンドル５は、ツールホルダ７を介して所望のツールが取り付けられ、主たるスピンドルとして用いられる。使用に際して、第２のスピンドル６は、前述したように、制御部２３によって、第１のスピンドル５と同期して回転される。ブラシ１５の通電リング１４に対する押圧力が、十分に大きな力に設定されているので、両者の間が安定して確実に電気的に接続される。ブラシ１５の押圧力が大きいので、第２のスピンドル６の軸振れは比較的大きくなり、第２のスピンドル６の回転精度は低くなる。ところが、第１のスピンドル５側と第２のスピンドル６側との間を接続が可撓性を有する電線１７で電気的に接続されているとともに、第２のスピンドル６が第１のスピンドル５と同期して回転されるので、第１のスピンドル６に軸振れを生じさせるような力は、第２のスピンドル６側から第１のスピンドル５へ実質的に加わらない。したがって、第１のスピンドル５には、電気的な接続に伴って第１のスピンドル５を軸振れさせるような力が、実質的に加わらない。このため、電気的な接続に伴う第１のスピンドルの軸振れがほとんどなくなり、第１のスピンドル１の回転精度が著しく高まる。また、第２のスピンドル６が第１のスピンドル５と同期して回転されるので、電線１７によって、第１のスピンドル５側と第２のスピンドル６側との間を安定して確実に電気的に接続させることができる。

このように、本実施の形態によれば、ツールを装着するためなどの主たるスピンドルとして用いられる第１のスピンドル５の他に、電気的な接続に関して補助的な作用を担う第２のスピンドル６が採用され、更にブラシ１５及び電線１７が採用されていることで、ベース部側と主たるスピンドル５の側との間をブラシ１５及び電線１７を経由して安定して確実に電気的に接続しつつ、前記主たるスピンドル５をその軸振れを抑えて所定の軸線回りに非常に高い精度で回転させることができる。

［第２の実施の形態］

図３は、本発明の第２の実施の形態によるスピンドル装置を大幅に簡略化して模式的に示す概略図で、その一部を断面で示したものである。

本発明によるスピンドル装置は、図１に示すように、ベース部をなすハウジング３１と、ハウジング３１に対して回転可能に支持された第１のスピンドル３２と、第１のスピンドル３２の軸線と一直線上に存する軸線の回りに第１のスピンドル３２と独立してハウジング３１に対して回転可能に支持された第２のスピンドル３３とを備えている。

第１のスピンドル３２は、外部から供給される空気によりハウジング３１との間に形成される空気静圧ベアリング３０によって、ハウジング３１に対して図３中の上下方向に延びる軸線（図示せず）の回りに回転可能に支持されている。第１のスピンドル３２は、このように空気静圧ベアリング３０により支持されることで、前記軸線の回りに非常に高い精度で回転し得るようになっている。なお、図３では、空気静圧ベアリング３０のための空気供給路やエアシール構造等の図示は省略している。

第１のスピンドル３２は、主たるスピンドルとして用いられ、図面には示していないが、その先端（図３中の下端）にツールホルダを介して所望のツールを取り付けられるようになっている。第１のスピンドル３２は、導電材料で構成されている。

本実施の形態では、第１のスピンドル３２は、タービンではなく、コアレスモータ３４によって回転するようになっている。コアレスモータ３４のロータをなす永久磁石部３４ａは第１のスピンドル３２に対して固定され、コアレスモータ３４のステータをなすコイル部３４ｂはハウジング３１に対して固定され、両者間はブラシレスとなっている。

図３に示すように、第１のスピンドル３２の回転位置を検出するロータリエンコーダ３５の回転板３５ａが、第１のスピンドル３２に対して固定されている。ロータリエンコーダ３５の検出ヘッド３５ｂは、回転板３５ａと対向するように、ハウジング３１に対して固定されている。

第２のスピンドル３３は、導電材料で構成されている。第２のスピンドル３３は、機械式軸受３６によって回転可能に支持され、サーボモータ等のモータ３７により回転される。モータ３７の本体３７ａはハウジング３１に対して固定されている。モータ３７の出力軸３７ｂが第２のスピンドル３３に連結されている。モータ３７は、出力軸３７ｂの回転位置を検出するロータリエンコーダ３７ｃを有している。

本実施の形態では、前記ベース部側と第２のスピンドル３３側との間を電気的に接続する第１の接続手段として、ブラシ３８が設けられている。図面には示していないが、ブラシ３８は、図１中のブラシ１５と同様に、第２のスピンドル３３のラジアル方向へ付勢されて、第２のスピンドル３３に押圧されている。なお、必要な箇所間は、絶縁材料によって電気的に絶縁されているが、その図示は省略している。ブラシ３８の第２のスピンドル３３に対する押圧力は、両者の間が安定して確実に電気的に接続される程度に十分に大きな力に設定されている。また、図面には示していないが、ブラシ３８は、所定の配線を行う電線に接続されている。

本実施の形態では、第１のスピンドル３２側と第２のスピンドル３３側との間を電気的に接続する第２の接続手段として、図１及び図２の電線１７に相当する、可撓性を有する電線３９が設けられている。電線３９の両端部のスピンドル３２，３３に対する固定構造は、図１及び図２の電線１７の場合と同様の固定構造を採用してもよいし、半田付けやその他の固定構造を採用してもよい。

本実施の形態によるスピンドル装置は、図３に示すように、制御部４０，４１を備えている。制御部４０は、第１のスピンドル３２の回転位置を指令する外部からの回転位置指令信号と、ロータリエンコーダ３５の検出ヘッド３５ｂからの回転位置検出信号（第１のスピンドル３２の回転位置を示す信号）とに基づいて、第１のスピンドル３２の回転位置が前記回転位置指令信号が示す位置となるように、モータ３４を制御する。一方、制御部４１は、前記回転位置指令信号と、ロータリエンコーダ３７ｃの回転位置検出信号（第２のスピンドル３３の回転位置を示す信号）とに基づいて、第２のスピンドル３３の回転位置が前記回転位置指令信号が示す位置（したがって、第１のスピンドル３２の回転位置）に対して初期の位置関係を保つように、モータ３７を制御する。これにより、制御部４１は、第２のスピンドル３３を第１のスピンドル３２と同期して回転するように制御する。もっとも、制御部４１は、図１中の制御部２３と同様の制御を行うことで、第２のスピンドル３３を第１のスピンドル３２と同期して回転するように制御してもよい。

本実施の形態によっても、前記第１の実施の形態と同様の利点を得ることができる。

［第３の実施の形態］

図４は、本発明の第３の実施の形態によるスピンドル装置を大幅に簡略化して模式的に示す概略図で、その一部を断面で示したものである。図４において、図３中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。

本実施の形態が前記第２の実施の形態と異なる所は、第１のスピンドル３２側と第２のスピンドル３３側との間を電気的に接続する第２の接続手段として、電線３９に代えて、導電材料からなるつる巻ばね５１が設けられている点のみである。つる巻ばね５１は、その軸線がスピンドル３２，３３の軸線と一直線上をなすように配置され、つる巻ばね５１の両端部がスピンドル３２，３３にそれぞれ固定されている。その固定構造は、図１及び図２の電線１７の場合と同様の固定構造を採用してもよいし、半田付けやその他の固定構造を採用してもよい。

つる巻ばね５１も、電線１７，３９と同様に、スピンドル３２，３３間が剛体で連結される場合に比べて、少なくとも第１のスピンドル５に軸振れを生じさせる方向の力が第２のスピンドル６側から第１のスピンドル５側へ伝達されるのを低減させるような機械的な自由度を持っている。

したがって、本実施の形態によっても、前記第１及び第２の実施の形態と同様の利点が得られる。

なお、前記第１の実施の形態において、電線１７に代えて、つる巻ばね５１に相当するつる巻ばねを設けてもよい。

［第４の実施の形態］

図５は、本発明の第４の実施の形態によるスピンドル装置を大幅に簡略化して模式的に示す概略図で、その一部を断面で示したものである。図５において、図３及び図４中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。

本実施の形態が前記第３の実施の形態と異なる所は、以下に説明する点のみである。

本実施の形態では、第１のスピンドル３２を回転させる図４中のコアレスモータ３４が除去され、第２のスピンドル３３からつる巻ばね５１を介して伝達される回転トルクによって回転するようになっている。本実施の形態では、つる巻ばね５１は、第１のスピンドル３２側と第２のスピンドル３３側との間を電気的に接続する接続手段であって、第２のスピンドル３３側の回転トルクを第１のスピンドル３３側へ伝達させるとともに、第１及び第２のスピンドル３２，３３間が剛体で連結される場合に比べて、第１のスピンドル３２に軸振れを生じさせる方向の力が第２のスピンドル３３側から第１のスピンドル３２側へ伝達されるのを低減させるような機械的な自由度を持つ接続手段を、構成している。もっとも、このような接続手段は、つる巻ばね５１に限定されるものではない。なお、本実施の形態では、つる巻ばね５１のばね定数等は、回転トルクの伝達も考慮して適宜定められる。また、図面には示していないが、本実施の形態では、つる巻ばね５１の両端の第１及び第２のスピンドル３２，３３に対する固定構造は、回転トルクの伝達が確実に行われるような固定構造が採用される。

また、本実施の形態では、図４中の制御部４０，４１に代えて、接続部６１が設けられている。制御部６１は、第１のスピンドル３２の回転位置を指令する外部からの回転位置指令信号と、ロータリエンコーダ３５の検出ヘッド３５ｂからの回転位置検出信号（第１のスピンドル３２の回転位置を示す信号）とに基づいて、第１のスピンドル３２の回転位置が前記回転位置指令信号が示す位置となるように、第１のスピンドル３２を駆動するモータ３７を制御する。本実施の形態では、モータ３７として、ロータリエンコーダを有していないものが用いられている。

本実施の形態では、モータ３７により第２のスピンドル３３が回転され、その回転トルクがつる巻ばね５１を介して第１のスピンドル３２に伝達されて、第１のスピンドル３２が第２のスピンドル３３に連動して回転する。

本実施の形態においても、前記第３の実施の形態と同様に、つる巻ばね５１によって、第１のスピンドル５に軸振れを生じさせる方向の力が第２のスピンドル６側から第１のスピンドル５側へ伝達されるのが低減される。

したがって、本実施の形態によっても、前記第３の実施の形態と同様に、ベース部側と主たるスピンドル３２の側との間をブラシ３８及びつる巻ばね５１を経由して安定して確実に電気的に接続しつつ、前記主たるスピンドル３２をその軸振れを抑えて所定の軸線回りに非常に高い精度で回転させることができる。

また、本実施の形態によれば、前記第３の実施の形態と異なり、スピンドル３２に回転トルクを供給するための専用のモータ３４が用いられていないとともに、２つの制御部４０，４１の代わりに１つの制御部６１が用いられているだけであるので、前記第３の実施の形態に比べてコストを大幅に低減することができる。

以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。

本発明の第１の実施の形態によるスピンドル装置を示す概略図である。図１中の電線の付近を拡大した拡大図である。本発明の第２の実施の形態によるスピンドル装置を示す概略図である。本発明の第３の実施の形態によるスピンドル装置を示す概略図である。本発明の第４の実施の形態によるスピンドル装置を示す概略図である。

符号の説明

５，３２第１のスピンドル
６，３３第２のスピンドル
１５，３６ブラシ
１７，３９可撓性を有する電線
５１つる巻ばね

Claims

ベース部に対して回転可能に支持された第１のスピンドルと、
前記第１のスピンドルの軸線とほぼ一直線上に存する軸線の回りに前記第１のスピンドルとは独立して前記ベース部に対して回転可能に支持された第２のスピンドルと、
前記ベース部側と前記第２のスピンドル側との間を電気的に接続する第１の接続手段と、
前記第１のスピンドル側と前記第２のスピンドル側との間を電気的に接続する第２の接続手段であって、前記第１及び第２のスピンドル間が剛体で連結される場合に比べて、少なくとも前記第１のスピンドルに軸振れを生じさせる方向の力が前記第２のスピンドル側から前記第１のスピンドル側へ伝達されるのを低減させるような機械的な自由度を持つ第２の接続手段と、
を備え、
前記ベース部側と前記第１のスピンドル側との間の電気的な接続が、前記第１及び第２の接続手段を経由して行われることを特徴とするスピンドル装置。
前記第２のスピンドルを前記第１のスピンドルと実質的に同期して回転するように制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のスピンドル装置。
ベース部に対して回転可能に支持された第１のスピンドルと、
前記第１のスピンドルの軸線とほぼ一直線上に存する軸線の回りに前記第１のスピンドルとは独立して前記ベース部に対して回転可能に支持された第２のスピンドルと、
前記ベース部側と前記第２のスピンドル側との間を電気的に接続する第１の接続手段と、
前記第１のスピンドル側と前記第２のスピンドル側との間を電気的に接続する第２の接続手段であって、前記第２のスピンドル側の回転トルクを前記第１のスピンドル側へ伝達させるとともに、前記第１及び第２のスピンドル間が剛体で連結される場合に比べて、前記第１のスピンドルに軸振れを生じさせる方向の力が前記第２のスピンドル側から前記第１のスピンドル側へ伝達されるのを低減させるような機械的な自由度を持つ第２の接続手段と、
を備え、
前記ベース部側と前記第１のスピンドル側との間の電気的な接続が、前記第１及び第２の接続手段を経由して行われ、
前記第１のスピンドルは、前記第２の接続手段を介して前記第２のスピンドル側から伝達された回転トルクによって回転することを特徴とするスピンドル装置。
前記第２の接続手段は、可撓性を有する電線を含むことを特徴とする請求項１又は２記載のスピンドル装置。
前記第２の接続手段は、導電材料からなるつる巻ばねを含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のスピンドル装置。