JP2014151402A

JP2014151402A - 砥石軸の軸受構造

Info

Publication number: JP2014151402A
Application number: JP2013024117A
Authority: JP
Inventors: Yasunobu Shimatani; 康信島谷
Original assignee: Okamoto Machine Tool Works Ltd
Current assignee: Okamoto Machine Tool Works Ltd
Priority date: 2013-02-12
Filing date: 2013-02-12
Publication date: 2014-08-25

Abstract

【課題】スピンドルシャフトの高速回転時に軸受を構成する内輪が緩まないようにした砥石軸の軸受構造を提供する。
【解決手段】内輪７の内輪締付間座であるステップドスリーブ１１の環状内面が、内輪７の端面から砥石車２に向かい０．０１〜０．０２の角度で減じているステップドスリーブ１１であって、前記環状内面には環状の油通路溝１１ｄを有し、また、このステップドスリーブ中央空所に装着されるスピンドルシャフト１には、回転軸心Ｏ位置からステップドスリーブ１１の油通路溝１１ｄに向かう半径方向に油通路１ａ，１ｂが設けられる。油通路１ｂ、油通路溝１１ｄに供給された圧油はスピンドルシャフト１と玉軸受９との嵌合面を満たし、スピンドルシャフト１の高速回転を可能とする。また、筒状ハウジング４内からのスピンドルシャフト１、内輪７の引き抜き作業を容易とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、研削装置の砥石軸の軸受構造に関する。特に、軸受の内輪押さえ（内輪締付間座）として使用されるステップドスリーブの砥石軸ケーシング筒内への圧着作業が容易であり、前記ステップドスリーブが主軸（スピンドル）先端側（軸方向／スラスト方向）に緩むのを防止する砥石軸の軸受構造に関する。

実用新案登録第２６０７７９３号明細書（特許文献１）に開示されるように、軸方向へ所定間隔離した状態でハウジング内に配置された軸受外輪の相互間に介在される転がり軸受用の間座で押さえつけられる外輪とステップドスリーブで押さえつけられる内輪の転がり空間内に転動球多数を収納した転がり軸受けに主軸が回転自在に内装された工作主軸構造は知られている。

また、特開平７−５１９６４号公報（特許文献２）は、大径部及び小径部を有する段付きスピンドル先端に形成された工具挿入穴に工具を挿入し、この工具をクランプ装置によって前記工具挿入穴にクランプするようにした工具装着装置において、前記スピンドルに適合するように大内径部及び小内径部を有しスピンドル上に軸受を固定する円筒体と、この円筒体と前記スピンドルによってスピンドル外周を囲む油圧室と、この油圧室に連通する孔と、前記円筒体に設けられ且つ前記スピンドル端面から突出して設けられ前記工具に形成された係合溝に係合する少なくとも１つの突出部とを有する工具装着装置であって、ステップドスリーブと一体型のいわゆるキーを設けて、回転バランスを改善し、スピンドル先端部の回転断面を小径として軸受やロータ等の回転部品の組付けを容易とした工具装着装置を提案する。

さらに、特開平８−２９４８０２号公報（特許文献３）は、主軸台１０には、スピンドルを軸支する前後のころがり軸受の少なくとも一方の外輪を軸線方向に移動可能に支持する移動支持機構が設けられ、両ころがり軸受にスピンドルの回転速度に応じた軸線方向予圧を与えるよう移動支持機構を作動させる駆動装置を備えており、両ころがり軸受は内輪及び外輪の間に転動自在に介装される多数の転動体の形状寸法、数及び中心の軌跡の径を同一としており、前部ころがり軸受はその内輪の内径を後部ころがり軸受の内輪の内径よりも大とし、大径の円筒状部分にスピンドルの後側から嵌合して、スピンドルに嵌合固着したロータスリーブ先端の内輪押えにより固定した主軸装置を開示する。

さらに、特開２００２−３４０００４号公報（特許文献４）は、図３に示すように、スピンドル軸１にアンギュラベアリング軸受３を組み付けて締付ナット７で所定の予圧力を与える際、スピンドル軸にベアリング内輪４が設けられ嵌合させた場合にベアリング内輪４に発生すると予想される内圧を各種パラメータから計算で求め、この内圧に基づいて軸受摺動抵抗を計算により求め、この軸受摺動抵抗に組付設計荷重を加えてトータルの組付荷重を求め、締付ナットの締め付けの際に生じるネジ摩擦トルクと座面摩擦トルクを計算で求め、これらとトータルの組付荷重から、締付ナットにかけるべき締付トルクを求める軸受けの組み付け方法を提案する。ステップドスリーブ１０が使用される軸受３を予圧する場合は、スピンドル軸１に焼き嵌めされたステップドスリーブ１０に油圧源１１を接続して、ステップドスリーブ１０とスピンドル軸１との嵌合面に圧油を供給することで嵌合面の摺動抵抗を殆どゼロにするとともに、ステップドスリーブ１０を押圧するための押圧手段１２を接続するようにしており、油圧源１１によってステップドスリーブ１０とスピンドル軸１との嵌合面の摺動抵抗を無くした後、押圧手段１２により押圧し、軸受３に所定の予圧力がかかった時点で油圧源１１の油の供給を停止し、ステップドスリーブ１０を
元の状態に復元させて軸受３の位置を規制する。

さらに、特開２００５−１１８９４１号公報（特許文献５）は、図４に示すように、回転工具２をフランジ３により先端に固着した主軸１、該主軸のハウジング４の軸受収容部５に外輪６の内部軌道面６ｂと内輪７の内部軌道面７ｂ間に転動自在に配置された複数の玉８を設けた玉軸受９、前記玉軸受９の外輪端面６ａを締付ける環状の外輪押さえ間座１０、前側に外周環状体１１ａと後側に内周環状体１１ｂを有し中央に主軸１を通す円筒状空間１１ｃを有し、前記外周環状体１１ａの外周に前後に到る少なくとも一対の溝１１ｄを有し、かつ、外周環状体１１ａの裏面に内周環状体１１ｂとで形成する前記外輪押さえ間座１０を収納する環状凹部１１ｅを有する内輪締付間座１１（ステップドスリーブに相当する）、前記玉軸受９の外輪６の内部軌道面と内輪７の内部軌道面と前記外輪押さえ間座１０で形成されるラビリンス１２、裏面に前記内輪締間座１１の外周環状体１１ａの外周に設けた溝１１ｄに到達できる長さを有する溝１３ａが外周縁１３ｂまで少なくとも一対設けられた環状カラー１３を前記回転工具２と内輪締付間座１１の前側間に位置する主軸１の段部の位置に固定し、前記内輪締付間座１１の前面に位置する環状カラー１３、とを備えることを特徴とする主軸装置のシール構造１００を開示する。

また、ＳＫＦ−Ｊａｐａｎは、インターネットホームページ（非特許文献１）で、「精密軸受けをスピンドル軸に固定する方法としてステップドスリーブを使用する方法を写真付きで例示し、このステップドスリーブは、若干直径の異なる２つの継ぎ手面からなる圧力継ぎ手であって、段付き軸上で締まりばめで使用される。」と記載する。

ＳＫＦ−Ｊａｐａｎ、"固定装置−ロックナット、ステップドスリーブ"、〔online〕、〔平成２５年２月４日検索〕、インターネット＜ＵＲＬ:http://www.skf.com/skf/content/printerfriendly.jsp?contentld=885050&title=SKF-jap…＞

実用新案登録第２６０７７９３号明細書特開平７−５１９６４号公報特開平８−２９４８０２号公報特開２００２−３４０００４号公報特開２００５−２１９１５４号公報

従来の主軸装置においては、内輪押さえの締め代または内輪押さえの締め代と精密軸受けナットで内輪の移動抑えを行っていた。それゆえ、主軸（スピンドルシャフト）を高速回転したときや、主軸が大径のときにスピンドルシャフトの撓みやモーメント荷重に対し内輪押さえ（ステップドスリーブ）が主軸（スピンドル）先端側（軸方向／スラスト方向）に緩むことがあり、この緩みによりスピンドルシャフトの回転精度不良を生じる欠点がある。

また、従来の主軸装置の定期検収の軸受け分解作業において、筒状ハウジング内から直径４０ｍｍのスピンドルシャフトを抜き去った後、筒状ハウジング内の内輪を取り出すのに約４分要していた。

本発明は、前記ステップドスリーブの緩みの発生が抑制され、かつ、筒状ハウジング内の内輪を取り出す作業時間が短縮された砥石軸の軸受構造の提供を目的とする。

請求項１の発明は、砥石車（２）を砥石フランジ（３）により先端に固着したスピンドルシャフト（１）、該スピンドルシャフトの筒状ハウジング（４）の軸受収容部（５）に外輪（６）の内部軌道面（６ｂ）と内輪（７）の内部軌道面（７ｂ）間に転動自在に配置された複数の玉（８）を設けた玉軸受（９）、前記玉軸受（９）の外輪端面（６ａ）と筒状ハウジング（４）端面を締付ける環状の外輪押さえ間座（１０）、前側に前記外輪押さえ間座（１０）を収納する外周環状体（１１ａ）空所を有し、前記スピンドルシャフト（１）の回転軸心（Ｏ）方向に相対向するとともに前記内輪（７）の端面から砥石車（２）に向かう環状内面（１１ｇ）が０．０１〜０．０２の角度で減じているステップドスリーブ（１１）であって、前記環状内面（１１ｇ）には環状の油通路溝（１１ｄ）を有し中央にスピンドルシャフト（１）を通す円筒状空間（１１ｃ）を有するステップドスリーブ（１１）を備える砥石軸の軸受構造（１００）であって、前記スピンドルシャフト（１）は、軸心（Ｏ）位置からステップドスリーブ（１１）の油通路溝（１１ｄ）に向かう半径方向に油通路（１ａ，１ｂ）が設けられる、
ことを特徴とする砥石軸の軸受構造（１００）を提供するものである。

内輪締付間座の役目をなすステップドスリーブ１１の環状内面１１ｇは、０．０１〜０．０２の角度で減じているので、その環状内面１１ｇ位置は内輪の内面７ｃ位置よりスピンドルシャフト１の軸心Ｏに向かって高さが僅かに（０．０１〜０．０５ｍｍ）出っ張った構造を採る。よって、前記傾斜により生じた出っ張りがスピンドルシャフトを高速回転したときや、大径のスピンドルシャフト１の撓みやモーメント荷重に対しステップドスリーブ１１がスピンドルシャフト先端側（砥石フランジ側）に緩むことが防止される。

ステップドスリーブの環状内面に形成された環状の油通路１１ｄには、スピンドルシャフトに形成された油通路１ｂを経由して圧油が供給され、ステップドスリーブ１１は筒状ハウジング（ブッシュ）４内面壁の方向に押圧され強固に締め付けられる。よって、筒状ハウジング４内よりスピンドルシャフト１を抜き取り去った後、ステップドスリーブ１１内の内輪７を抜く作業を１分前後で終了させることができる。

図１は本発明の砥石軸の軸受構造を示す正面断面図である。図２は主軸装置の軸受構造を説明する図である。(公知) 図３は砥石軸の軸受構造を説明する図である。(公知)

図１に示す砥石軸の軸受構造１００は、砥石車２を砥石フランジ３により先端に固着したスピンドルシャフト１、該スピンドルシャフトの筒状ハウジング（ブッシュ）４の軸受収容部５に外輪６の内部軌道面６ｂと内輪７の内部軌道面７ｂ間に転動自在に配置された複数の玉８を設けた玉軸受９、前記玉軸受９の外輪端面６ａと筒状ハウジング４端面を締付ける環状の外輪押さえ間座１０、前側に前記外輪押さえ間座１０を収納する外周環状体１１ａ空所を有し、前記スピンドルシャフト１の回転軸心（Ｏ）方向に相対向するとともに前記内輪７の端面から砥石車２に向かう環状内面１１ｇが０．０１〜０．０２の角度で減じているステップドスリーブ（内輪締付間座）１１である。前記ステップドスリーブ１１の環状内面１１ｇには環状の油通路溝１１ｄを有し中央にスピンドルシャフト１を通す円筒状空間１１ｃを有する。

前記スピンドルシャフト１は、スピンドルシャフト１中空部内にスピンドルシャフト先端部に設けたタップ穴１ｔからＴ字状の油通路管１８が挿入され、この油通路管はスピン
ドルシャフト１の軸心（Ｏ）位置１ａからステップドスリーブ１１の油通路溝１１ｄに向かう半径方向に油通路（１ｂ，１ｂ）を設ける。そのスピンドルシャフト１の外周面には前記油通路１ｂ，１ｂを通過する環状の油通路溝１ｃが必要により設けられ、前記油通路溝１１ｄへの圧油の供給速度を速める機能を有する。前記Ｔ字状の油通路管１８は、スピンドルシャフト後端部に設けたタップ穴からスピンドルシャフト中空部内にＴ字状の油通路管１８を挿入させた構造を採用してもよい。

前記Ｔ字状の油通路管１内への圧油供給源としては、特許文献４記載の油圧源を使用し、その油圧源のホース先端をスピンドルシャフト先端部に設けたタップ穴１ｔに位置する油通路管１８結合部１８ｂに接続して用いる。

油圧源より供給された圧油は、スピンドルシャフト１の油通路１ａ，１ｂを経由し、ステップドスリーブ１１の油通路溝１１ｄを満たしステップドスリーブ１１を円筒ハウジング４内壁へと押圧する。スピンドルシャフトの外周面に設けた環状の油通路１ｃは、圧油がステップドスリーブ１１の油通路溝１１ｄを満たす時間を短縮させる。また、圧油は、玉軸受９，９，９，９内面とスピンドルシャフト１外周面で形成される嵌合空間を満たし、嵌合面の摺動抵抗を無くすので、スピンドルシャフトの回転運動を高速に為すことができる。また、この潤滑油膜は、筒状ハウジング内からスピンドルシャフトを抜き去る作業を容易とする。

スピンドルシャフト１に軸承される回転体である砥石車２としては、円板状の平砥石、アンギュラー砥石、溝加工用総形砥石、ネジ条砥石、基板回転切断刃等が利用できる。

本発明の砥石軸の軸受構造１００は、砥石軸の高速回転時にステップドスリーブ１１が緩むことがないので、ワークの研削加工、溝きり加工等を高精度に行うことができる。また、従来の軸受構造と比較して、筒状ハウジング内での軸受取り付け作業時間、あるいは、筒状ハウジング内からスピンドルシャフトや内輪を取り出す作業時間を短縮できる。

１００砥石軸の軸受構造
１スピンドルシャフト（砥石軸）
１ａ，1ｂ油通路
１ｃ油通路溝
１ｄ油通路溝
１ｔタップ穴
Ｏ砥石軸の回転軸心
２砥石車
３砥石フランジ
４筒状ハウジング（ブッシュ）
５軸受収容部
６外輪
７内輪
８転動玉
９玉軸受
１０外輪押さえ間座
１１ステップドスリーブ（内輪締付間座）
１１ｄ環状の油通路溝
１８Ｔ字状の油通路管

Claims

砥石車（２）を砥石フランジ（３）により先端に固着したスピンドルシャフト（１）、該スピンドルシャフトの筒状ハウジング（４）の軸受収容部（５）に外輪（６）の内部軌道面（６ｂ）と内輪（７）の内部軌道面（７ｂ）間に転動自在に配置された複数の玉（８）を設けた玉軸受（９）、前記玉軸受（９）の外輪端面（６ａ）と筒状ハウジング（４）端面を締付ける環状の外輪押さえ間座（１０）、前側に前記外輪押さえ間座（１０）を収納する外周環状体（１１ａ）空所を有し、前記スピンドルシャフト（１）の回転軸心（Ｏ）方向に相対向するとともに前記内輪（７）の端面から砥石車（２）に向かう環状内面（１１ｇ）が０．０１〜０．０２の角度で減じているステップドスリーブ（１１）であって、前記環状内面（１１ｇ）には環状の油通路溝（１１ｄ）を有し中央にスピンドルシャフト（１）を通す円筒状空間（１１ｃ）を有するステップドスリーブ（１１）を備える砥石軸の軸受構造（１００）であって、前記スピンドルシャフト（１）は、軸心（Ｏ）位置からステップドスリーブ（１１）の油通路溝（１１ｄ）に向かう半径方向に油通路（１ａ，１ｂ）が設けられる、ことを特徴とする砥石軸の軸受構造（１００）。