JP4211046B2 - Spindle device - Google Patents

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JP4211046B2
JP4211046B2 JP2002282817A JP2002282817A JP4211046B2 JP 4211046 B2 JP4211046 B2 JP 4211046B2 JP 2002282817 A JP2002282817 A JP 2002282817A JP 2002282817 A JP2002282817 A JP 2002282817A JP 4211046 B2 JP4211046 B2 JP 4211046B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械の主軸装置に関し、特に高速回転速度領域で振動低減を効果的に達成できる主軸装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
高速回転する工作機械の主軸においては、通常、振動低減のためバランス修正を行っている。従来は、スピンドルの組立終了後に、2面釣り合わせのバランサにおいて、主軸のバランス修正を行い振動を低下させるようにしている。工作機械の主軸においては、JISB0905における釣り合いの良さG2.5〜G0.4程度の釣り合いの良さにてバランス修正を行っており、それにより一定の振動低減効果が達成される。
【0003】
従来のバランス修正例としては、主軸を剛性ロータ(軸がバランスによって変形しないと仮定できるロータ)として扱うことで、バランス修正面を任意の2面とすることが出来るので、工作機械上、バランス修正面を作業が行いやすい位置(フロント側、リヤ側ともに軸端付近の軸受ナットやバランス調整リング部)に設け、かかるバランス修正面に対して穿孔したりして修正を行っていた。これを2面修正と称する(以下の特許文献1参照)。
【特許文献1】
特開平6−126588号
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年において、加工能率向上のために、工作機械主軸を高速回転化する傾向がある。ここで、主軸の回転数が危険速度の60〜70%以上になると、2面修正を行っても、軸に変形が生じその変形自身がアンバランスとなって、振動が急激に上昇することがわかった。特に、工作機械用モータビルトインスピンドルでは、主に主軸の中央部分に初期残留アンバランスが存在するが、これを軸端付近のバランス修正面で2面修正を行うと、高速回転速度領域では軸に曲げ変形が生じ、振動が増大することがわかった。
【0005】
一方、軸を剛性ロータとして扱えない場合(弾性ロータ)においては、理論的には、多面つりあわせによって振動を低減できることが知られている。しかるに、理論的もしくは数学的にはバランス修正の方法は存在していたものの(「回転機械の釣り合わせ」、217頁〜、三輪、下村著、コロナ社発行)、それを工作機械主軸のようなモータビルトインスピンドルに適用するための具体的技術は未だ存在しなかった。すなわち、工作機械主軸のような主軸装置では、危険速度の60〜70%以上の回転速度で回転させることは、一般的には困難であった。
【0006】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み、例えば工作機械主軸用モータビルトインスピンドルの特性を考慮しつつ、軸の変形(曲がり)を防ぐバランス修正をおこない、高速回転速度領域において振動を低減させる主軸装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の主軸装置は、
ハウジングと、主軸と、前記主軸を、前記ハウジングに対して回転自在に支持する第一の軸受手段と第二の軸受手段と、前記第一の軸受手段と第二の軸受手段の間に取り付けたモータロータを有し、前記モータロータにより前記主軸が回転駆動される主軸装置において、
前記主軸における、前記第一の軸受手段より軸端側、前記第一の軸受手段と前記モータロータとの間、前記モータロータと前記第二の軸受手段との間、及び前記第二の軸受手段より軸端側の少なくとも4個所に、バランス修正面を配置しており、
前記第一の軸受手段と前記第二の軸受手段との間における前記バランス修正面のうち少なくとも1つは、前記主軸を組み付けた状態で前記ハウジングに設けた修正窓を介して外部からバランス調整を行えるようになっていることを特徴とする。
【0008】
【作用】
本発明の主軸装置は、ハウジングと、主軸と、前記主軸を、前記ハウジングに対して回転自在に支持する第一の軸受手段と第二の軸受手段と、前記第一の軸受手段と第二の軸受手段の間に取り付けたモータロータを有し、前記モータロータにより前記主軸が回転駆動される主軸装置において、
前記主軸における、前記第一の軸受手段より軸端側、前記第一の軸受手段と前記モータロータとの間、前記モータロータと前記第二の軸受手段との間、及び前記第二の軸受手段より軸端側の少なくとも4個所に、バランス修正面を配置しており、前記第一の軸受手段と前記第二の軸受手段との間における前記バランス修正面のうち少なくとも1つは、前記主軸を組み付けた状態で前記ハウジングに設けた修正窓を介して外部からバランス調整を行えるようになっているので、従来技術のごとく軸端で修正する場合に比べ、高速回転速度領域における前記主軸の変形を抑え、振動を効果的に低減させることができる。尚、前記主軸は、例えば軸単体であってよく、或いは軸に軸受ナット或いはバランスリングを固定したような構成であってもよい。また、第一、第二の軸受手段は、一列又は複数列の転がり軸受であってよい。
【0009】
本発明について、更に詳細に説明する。本発明では、高速回転時に出来るだけ曲げ変形が発生しないように、バランス修正面を4つ設けて各面でバランス修正を行う、いわゆる4面修正を行っている。ここで、4面修正の理論について説明する。図1は、本発明の概念を説明するための模式図である。
【0010】
図1において、ハウジング1に対して、転がり軸受2,3,4により、主軸5が回転自在に支持されている。主軸5の中央外周には、モータロータ6が設置されている。本発明では、主軸5において、第一の軸受手段である転がり軸受2,3より軸端側、転がり軸受2,3とモータロータ6との間、モータロータ6と第二の軸受手段である転がり軸受4との間、及び転がり軸受4より軸端側の少なくとも4個所を、それぞれバランス修正面P1〜P4として、ここに修正バランスを施すことで、4面修正を行うこととする。
【0011】
4面修正は、1次危険速度以下で回転する弾性ロータに通常適用されるものであり、軸に4つのバランス修正面を設け、2つの回転数(低速および高速)における振動を計測し、影響係数法と呼ばれる手法で、振動を0とするバランス修正量を算出するものである。さらに具体的には、バランス修正面P1〜P4におけるアンバランス量と、測定点1、2における振動V1,V2との関係が線形関係で近似できることを利用し、バランス修正面P1〜P4にそれぞれ、低速、高速にて、試しおもりを付加したときの振動の変化から、各バランス修正面におけるバランスの修正量を計算するものである。数学的には、以下の複素数の行列演算によって修正量を算出するものである。
【数1】

Figure 0004211046
【0012】
ここで、Efは影響係数と呼ばれ振動とアンバランスの関係を結ぶ行列である。又、Ef−1は、Efの逆行列を表す。Uy_、Vxy_、ΔUy_(x、yは上式における添字1〜3、_は高速時H、低速時Lのいずれか)は、大きさと位相を持つ以下の複素数である。以下は、各符号の説明である。
U1,U2、U3、U4: 各バランス修正面の修正アンバランス量
ΔUyL(y=1、2、3、4、): 低速時にバランス修正面yに付加した試しおもりの量
ΔUyH(y=1、2、3、4、): 高速時にバランス修正面yに付加した試しおもりの量
V10L、V20L: 測定点1、2における低速時の初期の振動値
V10H、V20H: 測定点1、2における高速時の初期の振動値
VlyL、V2yL(y=1、2、3、4):低速時、バランス修正面yのみに試しおもりΔUyLのおもりを付加したときの測定点1、2における振動値
V1yH、V2yH(y=1、2、3、4):高速時、バランス修正面yのみに試しおもりΔUyHのおもりを付加したときの測定点1、2における振動値
【0013】
(1)式より求まるU1、U2、U3、U4の量のバランス修正を行うことによって理論的には測定した低速および高速の2つの回転速度で、振動を0にできるが、この2つの回転速度以外の回転数において振動が低下するか否かは、かかる理論では保証されない。そこで発明者は、工作機械主軸に用いられるビルトインスピンドルの特性に着目し、使用回転数全域にわたって、振動を低下させる技術を発明した。
【0014】
使用する回転速度全域にわたって、振動レべルが低いということは、軸がアンバランスによって曲げ変形をおこさないということを意味する。すなわち、アンバランスのある部品の近くでバランス修正することが必要となる。
【0015】
図1のように、バランス修正面P2とP3を、転がり軸受3、4とモータロータ6の間(ローターの両端)にそれぞれとることで、モータロータ6のアンバランスなど、主軸5の中央部に存在する初期アンバランスによって生ずる主軸5の曲げ変形を小さくすることが可能となり、高速回転での振動を低減させることが可能となる。しかし、バランス修正面P2、P3においてスピンドル組立後に外部からバランスを調整する必要が生じる。工作機械では精度維持のため外筒冷却を行うが、この外筒冷却経路と干渉しないように、バランス調整ネジの取付けスぺースを確保する必要がある。後述する実施の形態では、軸受用の冷却溝とモータの冷却溝を分離し、その中間に調整ネジ組込用のねじ孔のスぺースを確保することでこれを可能にした。
【0016】
工作機械ビルトインスピンドルでは、以下のような理由でリヤ側(図1で右側)の剛性が低くなる傾向があるため、バランス修正面P4の設定に関しては注意が必要である。
(1)工作機械では、工具をクランプするためのばね部品を挿入するため、主軸5を中空軸にする必要があり、一般的にリヤ側の主軸の肉厚は薄くなる。
(2)モータロータ6に強度の弱いアルミダイキャスト及び積層のケイ素鋼板などを使用するため、高速回転時に遠心力によるモータロータ6の破壊を防ぐためにその直径(φ2)を小さくし、その応力を小さくする必要がある。これに伴い、モータロータ6よりリヤ側の主軸の直径(φ3)は細くなる。
(3)ビルトインスピンドルでは、回転数と位相の制御のため、歯車状のリングの凹凸を磁気的に感知するビルトインセンサ(ここでは回転検出部)Tを設けることが必要である。高速回転では、ビルトインセンサTの感度を上げるため、歯車状のリング直径を小さくし、周速度を下げなければならない場合があり、これに伴ってセンサTの取り付け部よりリヤ側の軸径(φ4)はさらに細くなる場合がある。
【0017】
このように工作機械用ビルトインスピンドルでは、リヤ側の軸径が細く薄肉になり、主軸5の剛性が低下する。このため、バランス修正面P4が主軸5の後端にあると、高速回転において曲げ変形を生じ、振動を発生する原因となる。すなわち、バランスの修正面P4を、ビルトインセンサTよりフロント側に設けることにより曲げ変形を少なくし、振動低減を可能にできる。尚、フロント側(図1で左側)は主軸剛性が高く曲げ変形は少ないが、出来るだけ軸受の近くにバランス修正面P1を配置することが望ましい。
【0018】
即ち、前記第二の軸受手段(転がり軸受4)と、前記主軸(5)の軸端との間に回転検出部(ビルトインセンサT)を設け、前記第二の軸受手段より軸端側のバランス修正面を、前記第二の軸受手段と回転検出部の間に配置すると好ましい。
【0019】
又、前記主軸(5)は中空軸を含み、前記中空軸は、前記第一の軸受手段(転がり軸受2、3)嵌合部、前記モータロータ(6)嵌合部、前記第二の軸受手段(転がり軸受4)嵌合部、前記回転検出部(ビルトインセンサT)嵌合部の順序で外径が小さくなる(φ1>φ2>φ3>φ4)。一方向から各部品の組み付けが行える利点も生じる。尚、図1では、図を簡略化するために、主軸1を中実で外径が一様なものとして表している。
【0020】
更に、前記バランス修正を行うために用いるねじ孔を、前記主軸に形成すると、おもりの取り付けが容易になるので好ましいが、例えば前記主軸にバランスリング等を取り付けて、その表面(これもバランス修正面)に、バランス修正用のねじ孔加工などを行っても良い。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる実施の形態である主軸装置を、図面を参照して詳細に説明する。図2は、本実施の形態にかかる主軸装置(主軸径φ70,最高回転速度45000min−1のモータビルトインスピンドル)の断面図である。尚、図2において、工具取り付け部がある左方を主軸装置のフロント側と呼び、右方をリヤ側と呼ぶこととする。
【0022】
図2において、主軸装置14は、ハウジング28と、主軸5(上下で軸線方向にずらせて図示)と、この主軸5を、ハウジング28に対して回転自在に支承する複数個(図示例では合計4個のアンギュラ玉軸受)の軸受10a,10b,10c,10dとを備えている。
【0023】
軸受10a,10b(第一の軸受手段)と、軸受10c,10d(第二の軸受手段)は,2個づつ組となって主軸5のフロント側とリヤ側とを、それぞれ荷重を分担して支承するように、軸方向に所定間隔をおいて配置されている。フロント側の軸受10a、10bの外輪は、ハウジング28に固定された内ハウジング20に外輪抑え30を介して固定されている。リア側軸受10c、10dの外輪は、軸受スリーブ22に外輪抑え34を介して固定されている。軸受スリーブ22は、ハウジング内径面28sに軸方向にスライド可能に支持され、バネ36によって軸方向後方に弾性付勢されており、これによりフロント側軸受とリヤ側軸受に予圧を付与している。軸受10a、10bの外輪は、冷却溝28aを流れる冷却油によって冷却される。
【0024】
一方、各軸受10a〜10dの内輪は、主軸5の外周面に嵌合され、フロント側・リヤ側のそれぞれで,各軸受10a〜10dの間に,軸受10a〜10dを軸方向に固定するための円筒状の内輪間座40が設けられている。
【0025】
主軸5は、中空の軸5aと、その両端近傍に固定された軸受ナット5b及びバランスリング5cとから構成されており、軸5aの内部において、左方の取付部51に工具を取り付けるための機構50(ばね部品50aを含む)が配置されている。かかる機構50については公知のため、以下に詳細は記載しない。
【0026】
軸5aの中央にはモータ部60が配置されている。モータ部60は、モータロータ61と、ハウジング28に固定されたステータ64からなる。ステータ64は、固定子鉄心64aと、固定子鉄心64a内部を巻回するコイル63からなり、冷却ジャケット62を介して冷却溝28bを流れる冷却油によって冷却される。
【0027】
ロータ61は、積層の珪素鋼板の周囲にアルミダイキャストを施した、かご型回転子の構成であり、軸5aに対し100から150μmの締まりばめによって強固に嵌合されている。ロータ61は、積層構造であるという特性からバランスが悪く、主軸中央部にアンバランスが発生する大きな要因となる。この対策として、あらかじめロータ単体でバランス修正する方法が取られてきたが、軸と締結される際、大きな嵌めあいで生じた変形によって新たにアンバランスが生じるため、本ロータ部分にはアンバランスが残留してしまう。又、高速回転のロータでは、遠心力破壊の恐れがあるため、ロータを削るなどしてバランスをとることができない場合も多い。
【0028】
更に、軸5aの回転速度と位相とを検出するためのセンサ(ビルトインセンサ)65が、軸5aのリヤ側端部近傍の外周に配置され且つ歯車状の凹凸が形成された検出リング66に対向して、ハウジング28に対して取り付けられている。
【0029】
軸5aは、軸受10a、10bに嵌合する部分の外径がφ1で、モータロータ61が嵌合する部分の外径がφ2で、軸受10c、10dが嵌合する部分の外径がφ3で、検出リング66が嵌合する部分の外径がφ4であり、φ1>φ2>φ3>φ4の関係が成立している。
【0030】
潤滑油供給装置22Aに接続された配管18は,それぞれ主軸装置14の内ハウジング20において、各軸受10a,10b,10c,10d近傍に配置されたノズル12a,12b,12c,12dに接続されている。
【0031】
次に、本実施の形態の動作について説明する。取付部51に工具(不図示)を取り付けた状態で、不図示の駆動回路からの動力供給により、モータ部60がモータロータ61を回転駆動し、それにより主軸5と共に工具が回転するようになっている。主軸5の回転速度及び位相の制御は、センサ65からの信号に基づいて行われる。主軸5の回転速度に応じて、不図示の潤滑油供給装置から配管18を介して潤滑油が供給され、ノズル12a〜12dを介して軸受10a〜10dが潤滑されるようになっている。
【0032】
本実施の形態においては、主軸5において、第一の軸受手段である転がり軸受10a、10bより軸端側に配置された軸受ナット5b上、転がり軸受10a、10bとモータロータ61との間、モータロータ61と転がり軸受10cとの間のバランスリング5d上、第二の軸受手段である転がり軸受10c、10dより軸端側であって且つ回転検出部である検出リング66より内側に配置されたバランスリング5c上を、それぞれバランス修正面P1,P2,P3、P4としており、ここに修正バランスを施すことで、4面修正を行っている。本実施の形態では、センサ65のフロント側にバランスリング5cを設けて、軸の曲がりを抑制している。尚、比較例(図6を参照して後述)として、主軸5のリヤ側でリング5fと共に取り付けられた軸受ナット5bに、比較修正面P4’を図示した。
【0033】
なお、バランス修正面P1〜P4’は、円周複数箇所(4等配〜16等配程度)にねじ孔を設ける構造となっており、そこに挿入するネジ長さ(重さ)によってアンバランスの修正をおこなう。この方法がもっとも作業性がよいが、直接バランス修正面を削る方法や、またアンバランスを持つ2つ(複数)のリングの位相を組み合せて修正することも可能である。
【0034】
尚、軸受ナット5b、バランスリング5cのバランス修正面P1,P4は、カバー37a、37bをはずせば、フロント側もしくはリヤ側からバランス調整用のネジを取り付け、取り外しすることでバランス調整が行える。一方、軸5aの表面に形成されるバランス修正面P2,及びバランスリング5cに形成されるバランス修正面P3については、ねじ孔加工は軸5a単体で行えるものの、ねじ孔にバランス用おもりをどのようにして取り付けるかが問題である。そこで、本実施の形態では、軸受用冷却溝28aと、モータ冷却溝28bを分け、修正窓28c、28dを形成し、ここからバランス修正面P2,P3の加工を行えるようにしている。修正窓28c、28dは、バランス調整作業中にネジ等が落下しても、それを介して磁石付き棒を用いて回収できるよう、十分大きな形状とするのが好ましい。加工後は、蓋28A、28Bにより修正窓28c、28dが閉止され、外部からの異物の侵入を阻止する。
【0035】
又、修正加工を容易にすべく、軸受冷却用の溝28aを含む内ハウジング20と、モータ冷却用溝28bを含むハウジング28のモータ冷却部とを分離するようにし、更にハウジング28と、内ハウジング20とに、それぞれ軸線に直交する方向に延在する孔21、21を穿孔している。万一、作業中にネジやおもりが落下しても、この穴を下方向に設ければ、穴を介してネジ等が下側へ落下し、取り出すことが容易となる。バランス調整後は、孔21、21の外方端に止め栓21a、21aを嵌め込むことによって、外部からの切削水の侵入などを防ぐことが出来る。
【0036】
バランス修正時における振動の測定点は、任意の2点を選ぶことが出来るが、バランス修正面P1及びP4近傍のハウジング外径部とするのが修正精度向上の面で望ましい。
【0037】
図3〜5は図2における軸系の動的解析結果である。図3は、モータロータの中央に初期の残留アンバランス3g・cm(JIS G2.5程度のアンバランス)があった場合において、従来の2面修正および本発明による4面修正を行った際の、4万回転における軸の曲げ変形曲線である。2面修正の場合は剛性ロータとして、低速アンバランスを0とするように修正おもりを負荷して解析している。4面修正の場合は、12000min−1および36000min−1において軸受反力が0となるよう、各バランス修正面に修正おもりを付加して解析した。2面修正の場合は、中央部のアンバランスを軸端付近のみで修正するため、大きな曲げ変形を生じている。高速回転では曲がり変形自体がアンバランスとなるので、このように大きな変形を生じる。それに対し、本発明の4面修正によれば、曲げ変形は、2面修正の場合に比べ1/5〜1/10程度に減少している。
【0038】
図4は、従来の2面修正と本発明の4面修正において、軸のアンバランスによって生じる軸受の反力(軸受4つの合力)を解析した結果で、回転数を横軸にとって比較した結果である。図4の軸受反力は回転力であり、軸受反力が大きくなれば主軸の振動が大きくなることを意味する。2面修正と4面修正を比較するに、2〜3万min−1程度までは同等の軸受反力であるが、4面修正の場合では、それ以上の高速回転で軸受反力が低くなっている。4面修正により、軸の曲がり変形が小さくなった効果が顕著に現れている。
【0039】
図5は、リア側のバランス修正面位置を軸端ナットとした場合と、センサよりフロント側にバランスリングを設けた場合とにおける、軸の変形曲線の比較結果である。各バランス修正面に約1.5g・cmの修正おもりを付加した時の40000min−1における変形を解析した。本発明のようにバランス修正面を、ビルトインセンサ65(すなわち検出リング66)よりフロント側に設けた場合には、軸端にバランス修正面があるのに比べて変形が約1/2に減少する。これにより振動を低減することが可能である。
【0040】
図6は、バランス修正の違いによる振動を実際に計測した結果を示す図であり、主軸フロント側のハウジングのラジアル方向の振動値の回転周波数成分を記録した。2面修正の場合は、それぞれ低速12000min−1、高速36000min−1の回転数において2種類、4面修正の場合は、それぞれ低速12000min−1、高速36000min−1の回転数にて、G0.4相当のバランス修正を行った。
【0041】
12000min−1で2面修正を行った場合は、低速では振動は小さいが、高速になると振動が大きくなる。36000min−1で2面修正を行った場合は、36000min−1での振動は小さいが、その他の回転数での振動が大きい。これは、軸に曲げ変形が生じた状態でバランスを修正しているためで、曲げ変形の生じていない低速や、曲げ変形の大きさが変わるさらに高速域では釣り合いが取れないことを意味している。一方、4面修正の場合では、12000、36000min−1の両回転数で振動が低下するように修正されており、さらに適切にバランス修正面を選んでいることで使用回転数全域にわたって振動が小さくなっていることがわかる。
【0042】
次に、主軸のリア側の曲げ変形の効果を確認するために、リア軸端ナット5fでの修正(比較修正面P4’での修正)と、ビルトインセンサ65のフロント側でのバランスリング5cの修正(バランス修正面P4での修正)とを比較した。リア軸端ナットで修正した場合には、曲げ変形によるアンバランスで、40000min−1付近で振動が上昇している。ビルトインセンサ65のフロント側での修正の場合では、40000min−1という超高速においても振動の上昇が少なくなっている。
【0043】
図7は、騒音の測定結果を示す図であり、スピンドル前側1mでの測定結果である。4面修正の場合は、振動が低下するため、これに伴う騒音も低下することがわかる。
【0044】
図8は、工具取り付け部51先端に円形のダミー工具52を取り付け、回転中の面52Aの振れ精度を非接触変位計にて測定した結果を示す図である。従来の2面修正では、高速回転で振動が増加し軸の曲げ変形も大きくなるため回転精度が悪化するが、本実施の形態では、軸に曲げ変形が殆ど発生しないため、回転精度の劣化が少ないことがわかる。本発明の適用により、高回転精度も達成でき、加工精度の高い工作機械主軸を提供することが可能となった。
【0045】
本発明にかかるバランス修正法は、転がり軸受以外に、磁気軸受、空気軸受などを用いた高速回転する主軸装置においても有効である。
【0046】
【発明の効果】
本発明によれば、高速回転する工作機械主軸のアンバランスを的確に修正することが出来、高速回転での振動および騒音を低減する主軸装置が提供される。磁気軸受の場合、本発明のごとく4面修正を行わなくても制御により振動を少なくすることはできるが、この場合は、軸が曲がった状態でバランスされているため、軸の回転速度が低下してしまう。本発明を用いたバランス修正により、軸の曲げ変形を抑制できるため、磁気軸受では回転精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の概念を説明するための模式図である。
【図2】本実施の形態にかかる主軸装置の断面図である。
【図3】本発明の実施例に関する軸系の動的解析結果を示す図である。
【図4】本発明の実施例に関する軸系の動的解析結果を示す図である。
【図5】本発明の実施例に関する軸系の動的解析結果を示す図である。
【図6】バランス修正の違いによる振動を実際に計測した結果を示す図である。
【図7】本発明の実施例における騒音の測定結果を示す図である。
【図8】工具取り付け部51先端に円形のダミー工具52を取り付け、回転中の振れ精度を非接触変位計52Aにて測定した結果を示す図である。
【符号の説明】
5 主軸
5a 軸
5b 軸端ナット
5c バランスリング
10a〜10d 軸受
14 主軸装置
28 ハウジング[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a spindle device of a machine tool, and more particularly to a spindle device that can effectively achieve vibration reduction in a high-speed rotation speed region.
[0002]
[Prior art]
On the spindle of a machine tool that rotates at high speed, the balance is usually corrected to reduce vibration. Conventionally, after the assembly of the spindle is completed, the balance of the main shaft is corrected in a two-plane balancer to reduce vibration. On the main spindle of the machine tool, balance correction is performed with a good balance of about G2.5 to G0.4 in JIS B 0905, thereby achieving a certain vibration reduction effect.
[0003]
As an example of conventional balance correction, since the main shaft is handled as a rigid rotor (a rotor that can be assumed that the shaft does not deform due to the balance), the balance correction surface can be any two surfaces. The surface is provided at a position where the work can be easily performed (both the bearing nut and the balance adjusting ring portion near the shaft end on both the front side and the rear side), and the balance correction surface is drilled to perform correction. This is referred to as two-surface correction (see Patent Document 1 below).
[Patent Document 1]
JP-A-6-126588 [0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in recent years, there is a tendency to rotate the machine tool spindle at a high speed in order to improve the machining efficiency. Here, when the rotational speed of the main shaft is 60 to 70% or more of the critical speed, even if the two-surface correction is performed, the shaft is deformed and the deformation itself becomes unbalanced, and the vibration rapidly increases. all right. In particular, in motor built-in spindles for machine tools, there is an initial residual unbalance mainly in the central part of the main shaft. It was found that bending deformation occurred and vibration increased.
[0005]
On the other hand, when the shaft cannot be handled as a rigid rotor (elastic rotor), it is theoretically known that vibration can be reduced by multi-face balancing. However, theoretically or mathematically, there was a method of balance correction ("Balance of rotating machines", p. 217-, published by Miwa, Shimomura, Corona), but it was like a machine tool spindle. There is still no specific technology to apply to the motor built-in spindle. That is, in a spindle device such as a machine tool spindle, it is generally difficult to rotate at a rotation speed of 60 to 70% or more of the critical speed.
[0006]
In view of the problems of the prior art, the present invention reduces the vibration in the high-speed rotation speed region by performing balance correction for preventing shaft deformation (bending) while considering the characteristics of the motor built-in spindle for the machine tool spindle, for example. An object is to provide a spindle device.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The spindle device of the present invention is
A housing, a main shaft, and the main shaft are mounted between a first bearing means and a second bearing means for rotatably supporting the housing, and between the first bearing means and the second bearing means. In the spindle device that has a motor rotor and the spindle is driven to rotate by the motor rotor,
The main shaft has a shaft end side from the first bearing means, between the first bearing means and the motor rotor, between the motor rotor and the second bearing means, and from the second bearing means. Balance correction surfaces are arranged in at least four locations on the end side,
At least one of the balance correction surfaces between the first bearing means and the second bearing means is subjected to balance adjustment from the outside through a correction window provided in the housing in a state where the main shaft is assembled. It is possible to do it.
[0008]
[Action]
The spindle device of the present invention includes a housing, a spindle, the first bearing means and the second bearing means for rotatably supporting the spindle relative to the housing, the first bearing means, and the second bearing means. In a spindle device having a motor rotor mounted between bearing means, and wherein the spindle is rotationally driven by the motor rotor,
The main shaft has a shaft end side from the first bearing means, between the first bearing means and the motor rotor, between the motor rotor and the second bearing means, and from the second bearing means. Balance correction surfaces are arranged in at least four positions on the end side, and at least one of the balance correction surfaces between the first bearing means and the second bearing means has the main shaft assembled thereto. Since the balance can be adjusted from the outside through the correction window provided in the housing in the state, compared to the case of correcting at the shaft end as in the prior art, the deformation of the main shaft in the high-speed rotation speed region is suppressed, Vibration can be effectively reduced. The main shaft may be, for example, a single shaft, or may have a configuration in which a bearing nut or a balance ring is fixed to the shaft. The first and second bearing means may be a single row or a plurality of rows of rolling bearings.
[0009]
The present invention will be described in more detail. In the present invention, so-called four-surface correction is performed in which four balance correction surfaces are provided and balance correction is performed on each surface so that bending deformation does not occur as much as possible during high-speed rotation. Here, the theory of four-surface correction will be described. FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the concept of the present invention.
[0010]
In FIG. 1, a main shaft 5 is rotatably supported with respect to a housing 1 by rolling bearings 2, 3, and 4. A motor rotor 6 is installed on the outer periphery of the center of the main shaft 5. In the present invention, in the main shaft 5, the shaft end side of the rolling bearings 2 and 3 as the first bearing means, between the rolling bearings 2 and 3 and the motor rotor 6, between the motor rotor 6 and the rolling bearing 4 as the second bearing means. And at least four locations on the shaft end side from the rolling bearing 4 as the balance correction surfaces P1 to P4, respectively, and the four surfaces are corrected by applying correction balance.
[0011]
Four-surface correction is usually applied to elastic rotors that rotate below the primary critical speed. Four balance correction surfaces are provided on the shaft, and vibrations at two rotation speeds (low speed and high speed) are measured and influenced. A method called a coefficient method is used to calculate a balance correction amount with zero vibration. More specifically, using the fact that the relationship between the unbalance amount on the balance correction surfaces P1 to P4 and the vibrations V1 and V2 at the measurement points 1 and 2 can be approximated by a linear relationship, the balance correction surfaces P1 to P4 are respectively The amount of correction of the balance on each balance correction surface is calculated from the change in vibration when the test weight is added at low speed and high speed. Mathematically, the correction amount is calculated by the following matrix calculation of complex numbers.
[Expression 1]
Figure 0004211046
[0012]
Here, Ef is called an influence coefficient and is a matrix that connects the relationship between vibration and unbalance. Ef −1 represents an inverse matrix of Ef. Uy_, Vxy_, and ΔUy_ (x and y are subscripts 1 to 3, and _ is either H at high speed or L at low speed) are the following complex numbers having magnitude and phase. The following is a description of each symbol.
U1, U2, U3, U4: Correction unbalance amount ΔUyL (y = 1, 2, 3, 4,) of each balance correction surface: The amount of trial weight ΔUyH (y = 1, added to the balance correction surface y at low speed) 2, 3, 4,): Amount of trial weight added to balance correction surface y at high speed V10L, V20L: Initial vibration value V10H at low speed at measurement points 1, 2 V20H: High speed at measurement points 1, 2 Initial vibration values VlyL and V2yL (y = 1, 2, 3, 4): vibration values V1yH and V2yH at measurement points 1 and 2 when the weight of the trial weight ΔUyL is added only to the balance correction surface y at low speed. (Y = 1, 2, 3, 4): Vibration value at measurement points 1 and 2 when a weight of a test weight ΔUyH is added only to the balance correction surface y at high speed.
By correcting the balance of the amounts U1, U2, U3, and U4 obtained from the equation (1), the vibration can be reduced to zero at two low and high rotational speeds theoretically measured. It is not guaranteed by this theory whether or not the vibration is reduced at other rotational speeds. Accordingly, the inventor has focused on the characteristics of the built-in spindle used for the machine tool spindle, and invented a technique for reducing vibration over the entire rotation speed range.
[0014]
A low vibration level over the entire rotational speed used means that the shaft does not undergo bending deformation due to unbalance. That is, it is necessary to correct the balance near the unbalanced part.
[0015]
As shown in FIG. 1, the balance correction surfaces P <b> 2 and P <b> 3 are respectively provided between the rolling bearings 3 and 4 and the motor rotor 6 (both ends of the rotor), thereby existing in the central portion of the main shaft 5 such as unbalance of the motor rotor 6. It is possible to reduce the bending deformation of the main shaft 5 caused by the initial imbalance, and it is possible to reduce vibration at high speed rotation. However, it is necessary to adjust the balance from the outside after the spindle assembly on the balance correction surfaces P2 and P3. The machine tool cools the outer cylinder to maintain accuracy, but it is necessary to secure a space for mounting the balance adjusting screw so as not to interfere with the outer cylinder cooling path. In the embodiment described later, this is made possible by separating the cooling groove for the bearing and the cooling groove for the motor, and securing a space for the screw hole for incorporating the adjusting screw in the middle.
[0016]
In the machine tool built-in spindle, the rigidity on the rear side (right side in FIG. 1) tends to be low for the following reasons, so care must be taken in setting the balance correction surface P4.
(1) In a machine tool, since a spring part for clamping a tool is inserted, the main shaft 5 needs to be a hollow shaft, and the thickness of the main shaft on the rear side is generally reduced.
(2) Since the motor rotor 6 is made of weak aluminum die-cast and laminated silicon steel plate, the diameter (φ2) is reduced to reduce the stress in order to prevent the motor rotor 6 from being broken by centrifugal force during high-speed rotation. There is a need. Accordingly, the diameter (φ3) of the main shaft on the rear side from the motor rotor 6 becomes thinner.
(3) In the built-in spindle, it is necessary to provide a built-in sensor (here, a rotation detection unit) T that magnetically senses the unevenness of the gear-shaped ring in order to control the rotation speed and phase. In high-speed rotation, in order to increase the sensitivity of the built-in sensor T, it may be necessary to reduce the gear-shaped ring diameter and lower the peripheral speed. Along with this, the shaft diameter (φ4 on the rear side from the mounting portion of the sensor T may be required. ) May be even thinner.
[0017]
Thus, in the built-in spindle for machine tools, the shaft diameter on the rear side is thin and thin, and the rigidity of the main shaft 5 is reduced. For this reason, when the balance correction surface P4 is at the rear end of the main shaft 5, bending deformation occurs at high speed rotation, which causes vibration. That is, by providing the balance correction surface P4 on the front side of the built-in sensor T, bending deformation can be reduced and vibration can be reduced. The front side (left side in FIG. 1) has a high spindle rigidity and little bending deformation, but it is desirable to arrange the balance correction surface P1 as close to the bearing as possible.
[0018]
That is, a rotation detector (built-in sensor T) is provided between the second bearing means (rolling bearing 4) and the shaft end of the main shaft (5), and the balance on the shaft end side from the second bearing means. Preferably, the correction surface is disposed between the second bearing means and the rotation detection unit.
[0019]
The main shaft (5) includes a hollow shaft, and the hollow shaft includes the first bearing means (rolling bearings 2, 3) fitting portion, the motor rotor (6) fitting portion, and the second bearing means. (Rolling bearing 4) The outer diameter decreases in the order of the fitting portion and the rotation detecting portion (built-in sensor T) fitting portion (φ1>φ2>φ3> φ4). There is also an advantage that each part can be assembled from one direction. In FIG. 1, in order to simplify the drawing, the main shaft 1 is shown as being solid and having a uniform outer diameter.
[0020]
Furthermore, it is preferable to form a screw hole used for correcting the balance in the main shaft because it makes it easier to attach a weight, but for example, a surface of a balance ring or the like attached to the main shaft (this is also a balance correction surface). ) May be processed with a screw hole for balance correction.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a spindle device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 2 is a cross-sectional view of the spindle device (motor built-in spindle having a spindle diameter of φ70 and a maximum rotational speed of 45000 min −1 ) according to the present embodiment. In FIG. 2, the left side with the tool mounting portion is called the front side of the spindle device, and the right side is called the rear side.
[0022]
In FIG. 2, the spindle device 14 includes a housing 28, a spindle 5 (shown shifted in the axial direction above and below), and a plurality of (in the illustrated example, a total of 4) that rotatably supports the spindle 5. Individual angular ball bearings) 10a, 10b, 10c, and 10d.
[0023]
The bearings 10a and 10b (first bearing means) and the bearings 10c and 10d (second bearing means) are divided into two sets to share the load between the front side and the rear side of the main shaft 5, respectively. It arrange | positions at predetermined intervals in the axial direction so that it may support. The outer rings of the front bearings 10 a and 10 b are fixed to the inner housing 20 fixed to the housing 28 via the outer ring retainer 30. The outer rings of the rear bearings 10c and 10d are fixed to the bearing sleeve 22 via an outer ring retainer 34. The bearing sleeve 22 is supported on the housing inner surface 28s so as to be slidable in the axial direction, and is elastically biased rearward in the axial direction by a spring 36, thereby preloading the front side bearing and the rear side bearing. The outer rings of the bearings 10a and 10b are cooled by the cooling oil flowing through the cooling grooves 28a.
[0024]
On the other hand, the inner rings of the bearings 10a to 10d are fitted to the outer peripheral surface of the main shaft 5 to fix the bearings 10a to 10d in the axial direction between the bearings 10a to 10d on the front side and the rear side, respectively. A cylindrical inner ring spacer 40 is provided.
[0025]
The main shaft 5 is composed of a hollow shaft 5a, a bearing nut 5b and a balance ring 5c fixed in the vicinity of both ends thereof, and a mechanism for mounting a tool to the left mounting portion 51 inside the shaft 5a. 50 (including the spring part 50a) is arranged. Since the mechanism 50 is publicly known, details are not described below.
[0026]
A motor unit 60 is disposed at the center of the shaft 5a. The motor unit 60 includes a motor rotor 61 and a stator 64 fixed to the housing 28. The stator 64 includes a stator core 64a and a coil 63 wound around the stator core 64a, and is cooled by cooling oil flowing through the cooling groove 28b via the cooling jacket 62.
[0027]
The rotor 61 has a squirrel-cage rotor configuration in which an aluminum die cast is provided around a laminated silicon steel plate, and is firmly fitted to the shaft 5a by an interference fit of 100 to 150 μm. The rotor 61 has a poor balance due to the characteristic of being a laminated structure, and becomes a major factor in causing an unbalance in the central portion of the spindle. As a countermeasure to this, a method of correcting the balance of the rotor alone has been taken in advance.However, when the shaft is fastened, a new unbalance occurs due to the deformation caused by the large fit. It will remain. In addition, since there is a risk of centrifugal force destruction in a high-speed rotor, there are many cases where balance cannot be achieved by cutting the rotor.
[0028]
Further, a sensor (built-in sensor) 65 for detecting the rotational speed and phase of the shaft 5a is disposed on the outer periphery in the vicinity of the rear side end portion of the shaft 5a and faces the detection ring 66 formed with gear-like irregularities. Thus, it is attached to the housing 28.
[0029]
In the shaft 5a, the outer diameter of the portion that fits the bearings 10a and 10b is φ1, the outer diameter of the portion that fits the motor rotor 61 is φ2, the outer diameter of the portion that fits the bearings 10c and 10d is φ3, The outer diameter of the portion into which the detection ring 66 is fitted is φ4, and the relationship φ1>φ2>φ3> φ4 is established.
[0030]
The pipes 18 connected to the lubricating oil supply device 22A are connected to nozzles 12a, 12b, 12c, and 12d disposed in the vicinity of the bearings 10a, 10b, 10c, and 10d in the inner housing 20 of the main spindle device 14, respectively. .
[0031]
Next, the operation of the present embodiment will be described. With the tool (not shown) attached to the attachment portion 51, the motor 60 rotates the motor rotor 61 by the power supply from the drive circuit (not shown), so that the tool rotates together with the spindle 5. Yes. The rotation speed and phase of the main shaft 5 are controlled based on a signal from the sensor 65. Lubricating oil is supplied from a lubricating oil supply device (not shown) via a pipe 18 in accordance with the rotational speed of the main shaft 5, and the bearings 10a to 10d are lubricated via nozzles 12a to 12d.
[0032]
In the present embodiment, in the main shaft 5, on the bearing nut 5b disposed on the shaft end side from the rolling bearings 10a and 10b as the first bearing means, between the rolling bearings 10a and 10b and the motor rotor 61, the motor rotor 61 is provided. On the balance ring 5d between the rolling bearing 10c and the rolling bearing 10c, the balance bearing 5c disposed on the shaft end side of the rolling bearings 10c and 10d, which is the second bearing means, and on the inner side of the detection ring 66, which is the rotation detector. The top is the balance correction surfaces P1, P2, P3, and P4, respectively, and four-surface correction is performed by applying correction balance thereto. In the present embodiment, the balance ring 5c is provided on the front side of the sensor 65 to suppress the bending of the shaft. As a comparative example (described later with reference to FIG. 6), a comparative correction surface P4 ′ is shown on a bearing nut 5b attached to the rear side of the main shaft 5 together with the ring 5f.
[0033]
The balance correction surfaces P1 to P4 ′ have a structure in which screw holes are provided at a plurality of circumferential positions (about 4 to 16), and are unbalanced depending on the length (weight) of the screw inserted therein. Make corrections. This method has the best workability, but it is also possible to directly correct the balance correction surface or to correct by combining the phases of two (a plurality of) unbalanced rings.
[0034]
The balance adjusting surfaces P1 and P4 of the bearing nut 5b and the balance ring 5c can be adjusted by attaching and removing a balance adjusting screw from the front side or the rear side if the covers 37a and 37b are removed. On the other hand, with respect to the balance correction surface P2 formed on the surface of the shaft 5a and the balance correction surface P3 formed on the balance ring 5c, the screw hole can be processed by the shaft 5a alone, but how is the weight for balancing applied to the screw hole? The problem is whether to install it. Therefore, in the present embodiment, the bearing cooling groove 28a and the motor cooling groove 28b are separated to form the correction windows 28c and 28d, from which the balance correction surfaces P2 and P3 can be processed. It is preferable that the correction windows 28c and 28d have a sufficiently large shape so that even if a screw or the like falls during the balance adjustment work, the correction windows 28c and 28d can be recovered using a magnet-attached rod through the correction windows 28c and 28d. After the processing, the correction windows 28c and 28d are closed by the lids 28A and 28B to prevent foreign matter from entering from the outside.
[0035]
Further, in order to facilitate correction processing, the inner housing 20 including the bearing cooling groove 28a and the motor cooling portion of the housing 28 including the motor cooling groove 28b are separated, and the housing 28 and the inner housing are separated. 20, holes 21, 21 extending in a direction perpendicular to the axis are drilled. Even if a screw or weight falls during the work, if this hole is provided in the downward direction, the screw or the like will fall down through the hole and can be easily taken out. After the balance adjustment, by inserting the stoppers 21a and 21a into the outer ends of the holes 21 and 21, it is possible to prevent the cutting water from entering from the outside.
[0036]
Two arbitrary measurement points can be selected as the vibration measurement point at the time of balance correction. However, it is desirable that the outer diameter portion of the housing is in the vicinity of the balance correction surfaces P1 and P4 in terms of improving correction accuracy.
[0037]
3 to 5 show dynamic analysis results of the shaft system in FIG. FIG. 3 shows a case where the conventional two-surface correction and the four-surface correction according to the present invention are performed when there is an initial residual imbalance of 3 g · cm (an unbalance of about JIS G2.5) in the center of the motor rotor. It is a bending deformation curve of the shaft at 40,000 revolutions. In the case of two-surface correction, the analysis is performed by applying a correction weight so that the low-speed unbalance is zero as a rigid rotor. In the case of four-surface correction, analysis was performed by adding a correction weight to each balance correction surface so that the bearing reaction force becomes 0 at 12000 min −1 and 36000 min −1 . In the case of the two-surface correction, the unbalance at the center is corrected only in the vicinity of the shaft end, resulting in a large bending deformation. Since the bending deformation itself becomes unbalanced at high speed rotation, such a large deformation occurs. On the other hand, according to the four-surface correction of the present invention, the bending deformation is reduced to about 1/5 to 1/10 compared to the case of the two-surface correction.
[0038]
FIG. 4 is a result of analyzing the reaction force of the bearing (the resultant force of the four bearings) caused by the unbalance of the shaft in the conventional two-surface modification and the four-surface modification of the present invention. is there. The bearing reaction force in FIG. 4 is a rotational force, which means that if the bearing reaction force increases, the vibration of the main shaft increases. Comparing the two-surface modification and the four-surface modification, the bearing reaction force is the same up to about 30,000 min -1 , but in the case of the four-surface modification, the bearing reaction force becomes lower at higher speeds. ing. The effect that the bending deformation of the shaft is reduced by the four-surface correction is remarkable.
[0039]
FIG. 5 is a comparison result of shaft deformation curves when the rear side balance correction surface position is the shaft end nut and when the balance ring is provided on the front side of the sensor. The deformation at 40000 min −1 when a correction weight of about 1.5 g · cm was added to each balance correction surface was analyzed. When the balance correction surface is provided on the front side of the built-in sensor 65 (that is, the detection ring 66) as in the present invention, the deformation is reduced to about ½ compared to the balance correction surface at the shaft end. . Thereby, vibration can be reduced.
[0040]
FIG. 6 is a diagram showing a result of actually measuring vibration due to a difference in balance correction, and recording a rotational frequency component of a vibration value in a radial direction of the housing on the front side of the spindle. If two faces modification, respectively slow 12000Min -1, 2 types in the rotational speed of the high-speed 36000Min -1, in the case of four-sided modification at each slow 12000Min -1, the rotational speed of the high-speed 36000min -1, G0.4 Appropriate balance corrections were made.
[0041]
When the two-surface correction is performed at 12000 min −1 , the vibration is small at a low speed, but the vibration is large at a high speed. If the dihedral fixes in 36000min -1, the vibration is small in 36000min -1, it is greater vibration in the other rotational speed. This is because the balance is corrected in a state where bending deformation has occurred on the shaft, meaning that it cannot be balanced at low speeds where bending deformation does not occur or at higher speeds where the magnitude of bending deformation changes. Yes. On the other hand, in the case of four-surface correction, the vibration is corrected so as to decrease at both the rotational speeds of 12000 and 36000 min −1 , and the vibration is reduced over the entire operating rotational speed by appropriately selecting the balance correction surface. You can see that
[0042]
Next, in order to confirm the effect of the bending deformation on the rear side of the main shaft, the rear shaft end nut 5f (correction on the comparative correction surface P4 ′) and the balance ring 5c on the front side of the built-in sensor 65 are corrected. The correction (correction on the balance correction surface P4) was compared. When corrected with the rear shaft end nut, the vibration increases in the vicinity of 40000 min −1 due to unbalance due to bending deformation. In the case of correction on the front side of the built-in sensor 65, the increase in vibration is small even at an ultra high speed of 40000 min −1 .
[0043]
FIG. 7 is a diagram showing a measurement result of noise, and is a measurement result at 1 m on the front side of the spindle. In the case of the four-surface correction, since the vibration is reduced, it can be seen that the noise accompanying this is also reduced.
[0044]
FIG. 8 is a diagram illustrating a result of measuring the deflection accuracy of the rotating surface 52A with a non-contact displacement meter by attaching a circular dummy tool 52 to the tip of the tool attachment portion 51. FIG. In the conventional two-surface correction, the vibration accuracy increases because the vibration increases at a high speed rotation and the bending deformation of the shaft increases. However, in this embodiment, the bending accuracy hardly deteriorates in the shaft. I understand that there are few. By applying the present invention, it is possible to achieve a high rotational accuracy and to provide a machine tool spindle with high machining accuracy.
[0045]
The balance correction method according to the present invention is also effective in a spindle device that rotates at high speed using a magnetic bearing, an air bearing, or the like in addition to a rolling bearing.
[0046]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the spindle apparatus which can correct the imbalance of the machine tool spindle which rotates at high speed exactly, and reduces the vibration and noise in high speed rotation is provided. In the case of a magnetic bearing, the vibration can be reduced by the control without performing the four-surface correction as in the present invention, but in this case, since the shaft is balanced in a bent state, the rotational speed of the shaft is reduced. Resulting in. Since the bending deformation of the shaft can be suppressed by the balance correction using the present invention, the rotational accuracy of the magnetic bearing can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the concept of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a spindle device according to the present embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a dynamic analysis result of a shaft system according to an example of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a dynamic analysis result of a shaft system according to an example of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a dynamic analysis result of a shaft system according to an example of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating a result of actual measurement of vibration due to a difference in balance correction.
FIG. 7 is a diagram showing a measurement result of noise in the example of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a result of measuring a deflection accuracy during rotation with a non-contact displacement meter 52A by attaching a circular dummy tool 52 to the tip of the tool attachment portion 51.
[Explanation of symbols]
5 Spindle 5a Shaft 5b Shaft end nut 5c Balance ring 10a to 10d Bearing 14 Spindle device 28 Housing

Claims (2)

ハウジングと、主軸と、前記主軸を、前記ハウジングに対して回転自在に支持する第一の軸受手段と第二の軸受手段と、前記第一の軸受手段と第二の軸受手段の間に取り付けたモータロータを有し、前記モータロータにより前記主軸が回転駆動される主軸装置において、
前記主軸における、前記第一の軸受手段より軸端側、前記第一の軸受手段と前記モータロータとの間、前記モータロータと前記第二の軸受手段との間、及び前記第二の軸受手段より軸端側の少なくとも4個所に、バランス修正面を配置しており、
前記第一の軸受手段と前記第二の軸受手段との間における前記バランス修正面のうち少なくとも1つは、前記主軸を組み付けた状態で前記ハウジングに設けた修正窓を介して外部からバランス調整を行えるようになっていることを特徴とする主軸装置。
A housing, a main shaft, and the main shaft are mounted between a first bearing means and a second bearing means for rotatably supporting the housing, and between the first bearing means and the second bearing means. In the spindle device that has a motor rotor and the spindle is driven to rotate by the motor rotor,
The main shaft has a shaft end side from the first bearing means, between the first bearing means and the motor rotor, between the motor rotor and the second bearing means, and from the second bearing means. Balance correction surfaces are arranged in at least four locations on the end side,
At least one of the balance correction surfaces between the first bearing means and the second bearing means is subjected to balance adjustment from the outside through a correction window provided in the housing in a state where the main shaft is assembled. A spindle device characterized by being able to perform .
前記修正窓を閉止する蓋を有することを特徴とする請求項1に記載の主軸装置。The spindle device according to claim 1, further comprising a lid that closes the correction window .
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