JP2009248291A - スピンドルユニット - Google Patents

Abstract

【課題】主軸１のたわみ、振れ等をより効果的に抑制することができ、深穴内面研削加工等をより高精度、高能率に行い得るスピンドルユニット１０を提供すること。
【解決手段】主軸１の軸前部１１をその外径Ｄよりも大きな突出長Ｌをもってハウジング前部２１から前方へ突出させ、主軸１の軸中間部１２を、ハウジング前部２１において複数のアンギュラ玉軸受３Ａ〜３Ｆから成る第一軸受部３によって軸支し、主軸１の軸後部１３を、ハウジング後部２２において複数のアンギュラ玉軸受４Ａ〜４Ｄから成る第二軸受部４により軸支するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、工作機械用スピンドルユニットに関する。

従来、例えば深穴内面研削加工等に使用するスピンドルユニットとして、主軸の先端側を単に前方へ延設させたものがあった。また、主軸の先端部をハウジング本体から延設した支持筒で支えることによって、主軸のたわみ等を抑制しようとするものが知られている（例えば、下記特許文献１参照）。

しかしながら、かかるスピンドルユニットは、支持筒の外径を砥石等の工具の外径よりも小さくしなければならず、また、支持筒内部に主軸を軸支するためにしかるべき外径を有するベアリングを組み込む必要があることからこの支持筒の肉厚が制限されるため、支持筒自体の剛性が十分でなく、しかも、支持筒内のベアリングの内径よりも主軸の外径を小さくしなければならないため、主軸のたわみ等を抑制するにも限界があった。
特開２００４−１０６０９０号公報

本発明は、従来のスピンドルユニットに上記のような難点があったことに鑑みて為されたもので、主軸のたわみ、振れ等をより効果的に抑制することができ、深穴内面研削加工等をより高精度、高能率に行い得るスピンドルユニットを提供することを課題とする。

本発明は、主軸がハウジングに回転可能に支持された工作機械用スピンドルユニットであって、前記主軸が、先端に工具を取付可能な軸前部と、該軸前部の後方に形成され、該軸前部よりも大径の軸中間部と、該軸中間部の後方に形成され、該軸中間部よりも小径の軸後部とを備え、前記ハウジングが、前記工作機械に取付可能なハウジング後部と、該ハウジング後部の前方に形成され、該工作機械から前方へ突出するハウジング前部とを備え、該ハウジング前部が該ハウジング後部よりも大径に形成されており、前記主軸の軸前部が、該軸前部の外径よりも大きな突出長をもって前記ハウジング前部から前方へ突出し、前記主軸の軸中間部が、前記ハウジング前部において複数のアンギュラ玉軸受から成る第一軸受部により軸支され、前記主軸の軸後部が、前記ハウジング後部において複数のアンギュラ玉軸受から成る第二軸受部により軸支されていることを特徴としている。

また、本発明は、前記第一軸受部及び前記第二軸受部がそれぞれ、並列組合せされた複数のアンギュラ玉軸受から成ることを特徴としている。

また、本発明は、前記第一軸受部及び前記第二軸受部がそれぞれ、背面組合せされた複数のアンギュラ玉軸受から成ることを特徴としている。

また、本発明は、前記第一軸受部が、背面組合せされた６列以上のアンギュラ玉軸受から成り、前記第二軸受部が、背面組合せされた４列以上のアンギュラ玉軸受から成ることを特徴としている。

本発明に係るスピンドルユニットにあっては、主軸の軸中間部を最大径に形成することで軸中間部の剛性を高め、この軸中間部を複数の軸受から成る第一軸受部で軸支しているので、先端に砥石等の工具が取り付けられた軸前部がハウジングから前方へ大きく突出していても、主軸のたわみや振れ等をより効果的に抑制することができ、深穴内面研削加工等をより高精度、高能率に行うことができる。

しかも、剛性を高めた最大径の軸中間部の後方に軸後部を形成し、この軸後部を第二軸受部で軸支しているので、第一軸受部を支点とする主軸の振れを有効に抑制することができ、このことによっても、軸前部の先端の変位をより効果的に抑制することができる。

さらに、剛性を高めた最大径の軸中間部と第一軸受部とによって、加工荷重の大部分を支えることができるので、軸中間部に比べて軸後部を小径に形成することができ、この軸後部を支えるハウジング後部の工作機械に対する取付寸法の制約の範囲内で十分な剛性を備えたスピンドルユニットを提供することができる。

さらに、ハウジング前部をハウジング後部よりも大径に形成しているので、軸中間部を支えるハウジング前部自体の剛性を高めることができ、このことによっても、主軸のたわみや振れ等を抑制することができる。このハウジング前部の大径化は、工作機械に対する取付寸法の制約を受けることがないので、必要十分な剛性を備えたスピンドルユニットを提供することができる。

本実施形態のスピンドルユニット１０は、図１に示すように、主軸１がハウジング２に第一軸受部３及び第二軸受部４を介して回転可能に軸支されて構成されている。

主軸１は、図１に示すように、先端に砥石等の工具Ｔ１を取付可能な軸前部１１と、この軸前部１１の後方に一体に形成され、軸前部１１よりも大径の軸中間部１２と、この軸中間部１２の後方に一体に形成され、軸中間部１２よりも小径の軸後部１３とを備えている。そして、軸後部１３の後端は、主軸１に回転駆動力を伝達するためのプーリ１４を取付可能に構成されている。本実施形態では、軸中間部１２と軸後部１３との間に、軸中間部１２よりも小径で、軸後部１３よりも大径の軸連結部１５が一体に形成されている。

ハウジング２は、工作機械Ｍに取付可能なハウジング後部２２と、このハウジング後部２２の前方に一体に形成され、ハウジング後部２２を工作機械Ｍに取り付けたとき、工作機械Ｍから前方へ突出するハウジング前部２１とを備えている。そして、ハウジング前部２１は、ハウジング後部２２よりもその外径が大径に形成されている。

第一軸受部３は、上記主軸１の軸中間部１２を上記ハウジング２のハウジング前部２１において軸支するものである。本実施形態の第一軸受部３は、背面組合せされた計６列のアンギュラ玉軸受３Ａ〜３Ｆから構成されている。これらアンギュラ玉軸受３Ａ〜３Ｆの内輪は、それらの間に内輪間座を介在させた状態で、軸中間部１２の段部１２１と固定ナット１２２との間に固定されている。そして、アンギュラ玉軸受３Ａ〜３Ｆの外輪の間に外輪間座を介在させている。このことで、アンギュラ玉軸受３Ａ〜３Ｆから成る第一軸受部３に所定の定位置与圧が与えられている。

第二軸受部４は、主軸１の軸後部１３をハウジング２のハウジング後部２２において軸支するものであり、上記第一軸受部３とは独立して配設されている。本実施形態の第二軸受部４は、背面組合せされた計４列のアンギュラ玉軸受４Ａ〜４Ｄから構成されている。これらアンギュラ玉軸受４Ａ〜４Ｄの内輪は、それらの間に内輪間座を介在させた状態で、軸後部１３の段部１３１と固定ナット１３２との間に固定されている。そして、アンギュラ玉軸受４Ａ〜４Ｄの外輪の間に外輪間座を介在させている。このことで、アンギュラ玉軸受４Ａ〜４Ｄから成る第二軸受４に所定の定位置与圧が与えられている。

また、スピンドルユニット１０は、図１に示すように、主軸１の軸前部１１が、軸前部１１の外径Ｄよりも大きな突出長Ｌをもって、上記ハウジング２のハウジング前部２１から前方へ突出している。このことで、スピンドルユニット１０は、軸前部１１の先端に砥石Ｔ１を取り付けて例えば深穴内面研削加工等を行うことができる。図１に示す本実施形態では、外径Ｄに対する突出長Ｌの比率Ｌ／Ｄを約３としているが、比率Ｌ／Ｄをより大きく設定することも勿論可能である。

このように本実施形態のスピンドルユニット１０にあっては、主軸１の軸中間部１２を最大径に形成することで軸中間部１２の剛性を高めると共に、この軸中間部１２を、背面組合せされた計６列のアンギュラ玉軸受３Ａ〜３Ｆから成る第一軸受部３で軸支してその作用点距離を大きくしているので、先端に砥石等の工具Ｔ１が取り付けられた軸前部１１がハウジング２から前方へ大きく突出していても、主軸１のたわみや振れ等をより効果的に抑制することができ、深穴内面研削加工等をより高精度、高能率に行うことができる。

しかも、剛性を高めた最大径の軸中間部１２の後方に軸後部１３を形成し、この軸後部１３を第二軸受部４で軸支しているので、第一軸受部３を支点とする主軸１の振れを有効に抑制することができ、このことによっても、軸前部１１の先端の変位をより効果的に抑制することができる。さらに、剛性を高めた最大径の軸中間部１２と第一軸受部３とによって、加工荷重の大部分を支えることができるので、軸中間部１２に比べて軸後部１３を小径に形成することができ、この軸後部１３を支えるハウジング後部２２の工作機械Ｍに対する取付寸法の制約の範囲内で十分な剛性を備えたスピンドルユニットを提供することができる。

さらに、本実施形態のスピンドルユニット１０は、ハウジング前部２１がハウジング後部２２よりも大径に形成されているので、軸中間部１２を支えるハウジング前部２１自体の剛性を高めることができる。このことによって、主軸１のたわみや振れ等を更に抑制することができる。このハウジング前部２１の大径化は、工作機械Ｍに対する取付寸法の制約を受けることがないので、必要十分な剛性を備えたスピンドルユニットを提供することができる。また、本実施形態のスピンドルユニット１０は、ハウジング後部２２を工作機械Ｍに取り付けたとき、ハウジング後部２２とハウジング前部２１との段差部２３を工作機械Ｍに当接させることができる。このことによっても、主軸１の先端の変位を抑制することができる。

なお、図１には、スピンドルユニット１０の軸前部１１の先端に、軸前部１１の外径Ｄよりも若干大径で、ハウジング前部２１の外径よりも小径の砥石Ｔ１を取り付けた例を図示しているが、図２に示すように、軸前部１１の先端に、ハウジング前部２１の外径よりも大径の砥石Ｔ２を取り付けることも勿論可能である。この場合、図２に示すように、ワークＷの研削穴内に、スピンドルユニット１０のハウジング前部２１も挿入することができるので、より深い深穴内面研削加工を行なうことができる。

以上、本実施形態のスピンドルユニット１０について説明したが、本発明はその他の形態でも実施することができる。

例えば、上記実施形態では、第一軸受部３を背面組合せされた計６列のアンギュラ玉軸受から構成しているが、本発明は決してこれに限定されるものではなく、例えば、図３に示すスピンドルユニット２０のように、第一軸受部５を背面組合せされた計４列のアンギュラ玉軸受５Ａ〜５Ｄから構成してもよい。また、第一軸受部及び第二軸受部をそれぞれ、並列組合せされた複数のアンギュラ玉軸受から構成してもよい。この場合、アンギュラ玉軸受の負荷方向を第一軸受部と第二軸受部とで互いに対向させることが好ましい。このように軸受の列数、組合せ等は、研削加工に要求される精度、能率等に応じて種々の設計変更が可能である。また、上記実施形態では、第一軸受部３及び第二軸受部４にそれぞれ定位置与圧を与えているが、定圧与圧を与えるようにしてもよい。

また、スピンドルユニット２０は、その軸中間部１６及びハウジング前部２４を、上記スピンドルユニット１０よりも大径に形成している。このことで、軸中間部１６及びハウジング前部２４の剛性を更に高めることができるとともに、ハウジング前部２４とハウジング後部２２との段差部２５をより大きくすることができ、この段差部２５を工作機械Ｍに当接させることによって、主軸１の先端の変位をより効果的に抑制することができる。なお、このスピンドルユニット２０は、軸前部１１の外径Ｄに対する突出長Ｌの比率Ｌ／Ｄを１５としている。

また、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内で、当業者の知識に基づいて種々の改良、修正、変形を加えた態様で実施し得るものである。同一の作用又は効果が生じる範囲内でいずれかの発明特定事項を他の技術に置換した形態で実施しても良く、また、一体に構成されている発明特定事項を複数の部材から構成したり、複数の部材から構成されている発明特定事項を一体に構成した形態で実施してもよい。

本実施形態のスピンドルユニットの一部断面側面図である。 本実施形態のスピンドルユニットの実施例を示す一部断面側面図である。 本発明に係るスピンドルユニットの他の実施形態を示す一部断面側面図である。

符号の説明

１０、２０ スピンドルユニット
１ 主軸
１１ 軸前部
Ｄ 軸前部の外径
Ｌ 軸前部の突出長
１２ 軸中間部
１３ 軸後部
２ ハウジング
２１、２４ ハウジング前部
２２ ハウジング後部
３、５ 第一軸受部
３Ａ〜３Ｆ、５Ａ〜５Ｄ 軸受
４ 第二軸受部
４Ａ〜４Ｄ 軸受
Ｔ１、Ｔ２ 工具
Ｍ 工作機械

Claims (4)

1. 主軸がハウジングに回転可能に支持された工作機械用スピンドルユニットであって、
   前記主軸が、先端に工具を取付可能な軸前部と、該軸前部の後方に形成され、該軸前部よりも大径の軸中間部と、該軸中間部の後方に形成され、該軸中間部よりも小径の軸後部とを備え、
   前記ハウジングが、前記工作機械に取付可能なハウジング後部と、該ハウジング後部の前方に形成され、該工作機械から前方へ突出するハウジング前部とを備え、該ハウジング前部が該ハウジング後部よりも大径に形成されており、
   前記主軸の軸前部が、該軸前部の外径よりも大きな突出長をもって前記ハウジング前部から前方へ突出し、
   前記主軸の軸中間部が、前記ハウジング前部において複数のアンギュラ玉軸受から成る第一軸受部により軸支され、
   前記主軸の軸後部が、前記ハウジング後部において複数のアンギュラ玉軸受から成る第二軸受部により軸支されていることを特徴としたスピンドルユニット。
2. 前記第一軸受部及び前記第二軸受部がそれぞれ、並列組合せされた複数のアンギュラ玉軸受から成る請求項１記載のスピンドルユニット。
3. 前記第一軸受部及び前記第二軸受部がそれぞれ、背面組合せされた複数のアンギュラ玉軸受から成る請求項１記載のスピンドルユニット。
4. 前記第一軸受部が、背面組合せされた６列以上のアンギュラ玉軸受から成り、
   前記第二軸受部が、背面組合せされた４列以上のアンギュラ玉軸受から成る請求項３記載のスピンドルユニット。

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