JP2011117544A - スピンドル用直動軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易に振動を抑制することが可能なスピンドル用直動軸受装置を提供する。
【解決手段】スピンドル用直動軸受装置１は、ガイドポスト２の外周面には軸方向に延びる平面部２２が複数形成され、外筒４の貫通孔４１の内周面にもガイドポスト２の各平面部２２と対向して軸方向に延びる平面部４２が複数形成され、複数のローラ６がガイドポスト２と外筒４の各平面部２２，４２上を軸方向に転動するように配置され、外筒４は、外筒本体４３と、貫通孔４１の内周面のローラ６が接触する箇所に添設されて平面部４２を構成するスライド板５とを備え、外筒本体４３が振動減衰性の高い材質で形成され、スライド板５が硬質材で形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、スピンドルを取り付け可能としたスピンドル用直動軸受装置に関する。

従来、この種の直動軸受装置として、スピンドルを内挿したガイドポストを、ブッシュの中空部に移動可能に挿通したものがある（特許文献１）。この直動軸受装置は、ガイドポストとブッシュとの間の間隙に、転動体として複数のクロスローラを列状に保持した円筒状のリテーナを挿通させ、ガイドポストの外周面とブッシュの内周面のそれぞれにクロスローラの転動面となる直角溝を設けた構成としている。

特開２００３−１２０６６８号公報

従来の直動軸受装置では、クロスローラの転動面となる直角溝がブッシュ及びガイドポストに一体形成されているため、スピンドルの回転に伴う振動を抑制することが困難であった。そのため、先端のドリル刃が前後左右に振動を起こしてしまう。そうすると、近年の穴明け作業の高速化、スピンドルの高速化、さらには穴径の微細化などの進展により、ドリル刃の微小な振動によっても穴明け作業に大きな影響を及ぼすこととなる。それゆえに、スピンドル用直動軸受装置において振動を抑制することが望まれる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、簡易に振動を抑制することが可能なスピンドル用直動軸受装置を提供することを課題とする。

本発明に係るスピンドル用直動軸受装置は、
中空軸からなりスピンドルを保持するガイドポストと、ガイドポストを貫通孔に挿通して相対移動自在とする外筒と、ガイドポストと外筒の貫通孔との間の間隙に配置されて転動体となる複数の円柱状のローラを保持する筒状のリテーナとを備えるスピンドル用直動軸受装置において、
ガイドポストの外周面には軸方向に延びる平面部が複数形成され、外筒の貫通孔の内周面にもガイドポストの各平面部と対向して軸方向に延びる平面部が複数形成され、複数のローラがガイドポストと外筒の各平面部上を軸方向に転動するように配置され、
外筒は、外筒本体と、貫通孔内周面の転動体が接触する箇所に添設されて上記平面部を構成するスライド板とを備え、外筒本体が振動減衰性の高い材質で形成され、スライド板が硬質材で形成されている。

これにより、ガイドポストとローラを介してスライド板に伝わってきたスピンドルの振動を、振動減衰性の高い材質で形成された外筒本体によって減衰させることができる。その結果、スピンドルの振動を抑制することができる。また、スライド板が硬質材で形成されているので、外筒の剛性を確保してローラの転動性を低下させることがなく、ガイドポストの良好な直動性を確保することができる。

また、複数のローラがガイドポストと外筒の各平面部上を軸方向に転動するように配置されているので、スピンドルによる穴明け作業時に発生するスピンドルの回転トルクがガイドポストに作用してガイドポストにも軸心を中心とした回転トルクが発生する。すると、各ローラが外筒の平面部に押圧されて中心へ寄せられ、ガイドポストの平面部を軸心へ向けて押圧する力が増大される。その結果、スピンドルによる穴明け作業時には本スピンドル用直動軸受装置の剛性を増加することができ、穴明け精度を高度に安定させることができる。

上記スライド板は、外筒本体に対してボルトにより着脱可能に取り付けられているのが望ましい。
これにより、スライド板を容易に交換することができ、スライド板の転動面の摩耗等に対するメンテナンスにも容易に対応することができ、スピンドルの振動減衰性やガイドポストの直動性を安定的に確保することができる。また、厚みの異なるスライド板を用意して外筒とガイドポスト間の間隙を適宜に調整することにより、予圧管理を容易に行うこともできる。

上記外筒本体が鋳鉄で形成され、上記スライド板が焼入鋼材で形成されるのが望ましい。
これにより、外筒本体とスライド板のどちらも鋼材で形成することにより、外筒本体とスライド板の熱膨張係数の差を小さくすることができ、外筒本体とスライド板との間の熱歪みを抑制することができる。その結果、スピンドルの振動減衰性やガイドポストの直動性を安定的に確保することができる。

上記外筒本体は、軸方向に貫通する通し孔が設けられるのが望ましい。
これにより、外筒本体の剛性を低下させずに通し孔によるスピンドルの振動減衰効果を向上させることができる。また同時に、通し孔により外筒本体が肉抜きされ軽量化することができる。

以上のように、本発明に係るスピンドル用直動軸受装置によれば、外筒本体によってスピンドルの振動を減衰させて振動抑制することができる。従って、穴明け作業の高速化、スピンドルの高速化、及び加工穴の穴径の微細化などの進展によっても良好な穴明け作業の実現に対応することができる。

実施形態によるスピンドル用直動軸受装置の構成を示すための、図２（ａ）中のＩ−Ｉ線での一部断面図である。 実施形態によるスピンドル用直動軸受装置の構成を説明するため両端のカバーを取り外した状態の構成を示す図であり、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は側面図を示す。 スライド板を取り付けた外筒の一部を示す平面図である。

以下に、本発明の実施形態を説明する。
図１、図２に示すように、スピンドル直動軸受装置１は、スピンドル３を保持するガイドポスト２と、ガイドポスト２を貫通孔４１に挿通して相対移動自在とする外筒４と、ガイドポスト２と外筒４との間の間隙に配置されて転動体となる複数の円柱状のローラ６を保持する筒状のリテーナ７とを備える。ガイドポスト２は、中空軸からなり、中空部２１にはスピンドル３をその軸心をガイドポスト２の中心と一致させて内嵌保持させている。スピンドル３は、後端側のフランジ３１とガイドポスト２の後端とにボルト３４を締結させてガイドポスト２に固定される。スピンドル３の一端にはツールチャック３２を介してドリル刃３３が取り付けられ、他端には図示しないモータが連結されている。

ガイドポスト２の外周面には軸方向に延びる平面部２２が複数形成されており、外筒４の貫通孔４１の内周面にもガイドポスト２の各平面部２２と対向して軸方向に延びる平面部４２が複数形成されている。そして、複数のローラ６がガイドポスト２と外筒４の各平面部２２，４２上を軸方向に転動するように配置されている。すなわち、各ローラ６は、プラスチック成形品等のリテーナ７においてその側壁に形成された複数の矩形状の保持孔７１に回転自在に保持され、ガイドポスト２と外筒４の各平面部２２，４２上に配置されている。これにより、スピンドル３を保持するガイドポスト２が外筒４においてローラ６を介して軸方向移動自在に支持されている。ここで、ガイドポスト２及び外筒４の各平面部２２，４２は、ローラ６の母線に沿った平面を有し、ローラ６は、本実施形態では、母線が直線となった円柱状のローラ（例えば、ニードルローラ）６とするが、母線が外側に膨らんだ太鼓状のローラとしてもよい。

リテーナ７には、側壁の中間部に挿通孔部７２が複数突設されており、これら挿通孔部７２にはピン８１を内装するコイルバネ８が軸方向に挿通配置されている。コイルバネ８は、その中間位置で挿通孔部７２内に嵌合して固定されると共に、両端が外筒４の貫通孔４１の両端に位置され、リテーナ７が外筒４の貫通孔４１の中間位置（基準位置）に配置される。ピン８１は、外筒４の貫通孔４１の長さに一致され、その両端に係止リング８２が取り付けられてコイルバネ８を係止させている。ピン８１の両端は、それぞれ外筒４の両端に取り付けられた環状の押え板９１に当接されている。なお、押え板９１の内側にはパッキン９２が配置され、この押え板９１の外側からカバー９３が取り付けられる。これにより、ガイドポスト２と外筒４との相対移動に伴ってリテーナ７が軸方向に移動されたときにローラ６がスリップして徐々にリテーナ７が軸方向に位置ズレしても、コイルバネ８の圧縮による付勢力によってリテーナ７が元の中間位置（基準位置）に復帰される。従って、リテーナ７を自動的に元の中間位置に戻すように位置ズレ補正することができる。よって、リテーナ７に保持するローラ６とガイドポスト２及び外筒４との位置関係にズレが生じることがなく、ガイドポスト２と外筒４との相対的な直動往復移動を安定して円滑に行わせることができる。

外筒４は、外筒本体４３と、外筒４の内周面のローラ６が接触する箇所に添設されて平面部４２を構成するスライド板５とを備える。図３に示すように、スライド板５は、ローラ６が転動する平面部４２側の中央において長さ方向に延びる給油溝５１が形成され、給油溝５１には溝幅よりも小径のボルト孔５２が設けられ、このボルト孔５２に取付ボルト５３を締付けて外筒本体４３に取り付けられる。そして、外筒本体４３が振動減衰性の高い材質の鋳鉄（ＦＣ材、ＦＣＤ材等）で形成され、スライド板５が硬質材の焼入鋼材（ＳＫＤ、ＳＵＪ等）で形成されている。ガイドポスト２やローラ６は、硬質材の焼入鋼材（ＳＵＳ等）で形成されている。

このように、ローラ６が転動する外筒４の平面部４２を外筒本体４３とは別体のスライド板５で構成することにより、ガイドポスト２とローラ６を介してスライド板５に伝わってきたスピンドル３の振動を、振動減衰性の高い材質で形成された外筒本体４３によって減衰させることができる。その結果、スピンドル３の振動を抑制することができる。また、スライド板５が硬質材で形成されているので、外筒４の剛性を確保してローラ６の転動性を低下させることがなく、ガイドポスト２の良好な直動性を確保することができる。

また、外筒本体４３が鋳鉄で形成され、スライド板５が焼入鋼材で形成されており、このように外筒本体４３とスライド板５のどちらも鋼材で形成することにより、外筒本体４３とスライド板５の熱膨張係数の差を小さくすることができ、外筒本体４３とスライド板５との間の熱歪みを抑制することができる。その結果、スピンドル３の振動減衰性やガイドポスト２の直動性を安定的に確保することができる。

また、スライド板５は、外筒本体４３に対して取付ボルト５３により着脱可能に構成されることにより、スライド板５を容易に交換することができ、スライド板５の転動面の摩耗等に対するメンテナンスにも容易に対応することができ、スピンドル３の振動減衰性やガイドポスト２の直動性を安定的に確保することができる。また、厚みの異なるスライド板５を用意して外筒４とガイドポスト２間の間隙を適宜に調整することにより、予圧管理を容易に行うこともできる。

また、複数のローラ６がガイドポスト２と外筒４の各平面部２２，４２上を軸方向に転動するように配置されているので、スピンドル３による穴明け作業時に発生するスピンドル３の回転トルクがガイドポスト２に作用してガイドポスト２にも軸心を中心とした回転トルクが発生する。すると、各ローラ６が外筒４の平面部４２に押圧されて中心へ寄せられ、ガイドポスト２の平面部２２を軸心へ向けて押圧する力が増大される。その結果、スピンドル３による穴明け作業時には本スピンドル用直動軸受装置１の剛性を増加することができ、穴明け精度を高度に安定させることができる。

さらに、外筒本体４３は、軸方向に貫通する通し孔４４（図３（ａ）参照）が設けられており、これにより、外筒本体４３の剛性を低下させずに通し孔４４によるスピンドル３の振動減衰効果を向上させることができる。また同時に、通し孔４４により外筒本体４３が肉抜きされ軽量化することができる。

以上のように、本実施形態によるスピンドル直動軸受装置１によれば、スピンドル３の振動を外筒本体４３によって減衰させてスピンドル３のドリル刃３３の振動を抑制することができる。従って、穴明け作業の高速化、スピンドル３の高速化、及び加工穴の穴径の微細化などの進展によっても良好な穴明け作業の実現に対応することができる。

１ スピンドル直動軸受装置
２ ガイドポスト
３ スピンドル
４ 外筒
５ スライド板
６ ローラ（転動体）
７ リテーナ
８ コイルバネ
２１ 中空部
２２ 平面部
３３ ドリル刃
４１ 貫通孔
４２ 平面部
４３ 外筒本体
４４ 通し孔
７２ 挿通孔部
８１ ピン
９１ 押え板

Claims (4)

1. 中空軸からなりスピンドルを保持するガイドポストと、ガイドポストを貫通孔に挿通して相対移動自在とする外筒と、ガイドポストと外筒の貫通孔との間の間隙に配置されて転動体となる複数の円柱状のローラを保持する筒状のリテーナとを備えるスピンドル用直動軸受装置において、
   ガイドポストの外周面には軸方向に延びる平面部が複数形成され、外筒の貫通孔の内周面にもガイドポストの各平面部と対向して軸方向に延びる平面部が複数形成され、複数のローラがガイドポストと外筒の各平面部上を軸方向に転動するように配置され、
   外筒は、外筒本体と、貫通孔内周面の転動体が接触する箇所に添設されて上記平面部を構成するスライド板とを備え、外筒本体が振動減衰性の高い材質で形成され、スライド板が硬質材で形成されているスピンドル用直動軸受装置。
2. 請求項１に記載のスピンドル用直動軸受装置において、
   上記スライド板は、外筒本体に対してボルトにより着脱可能に取り付けられているスピンドル用直動軸受装置。
3. 請求項１又は２に記載のスピンドル用直動軸受装置において、
   上記外筒本体が鋳鉄で形成され、上記スライド板が焼入鋼材で形成されているスピンドル用直動軸受装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載のスピンドル用直動軸受装置において、
   上記外筒本体は、軸方向に貫通する通し孔が設けられているスピンドル用直動軸受装置。
   
   

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