JP4334919B2 - 主軸装置におけるワークの吸着解除方法及びその装置 - Google Patents
主軸装置におけるワークの吸着解除方法及びその装置 Download PDFInfo
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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おいて、主軸の先端部に吸着把持されたワークの吸着を解除するワークの吸着解除方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、工作機械によって例えばレンズの表面を超精密仕上げ加工する際には、加工上の寸法精度を上げるために静圧軸受機構を備えた主軸装置が用いられる。この主軸装置のハウジングの内部には、軸受メタルを介して主軸が回転可能に支持されている。この主軸の先端部には例えばレンズ等のワークを吸着保持するためのワーク吸着部材が装着されて、主軸の内部には前記ワーク吸着部材に負圧力を作用させるためにエア吸引通路が設けられている。このエア吸引通路の一端は主軸の外周面に周方向に形成されたエアポケットに開口され、このエアポケットと対応するように前記軸受メタル及びハウジングには前記エアポケットに連通して負圧力を作用させ、前記ワーク吸着部材によってレンズを吸着保持するためのエア吸引機構が設けられている。そして、この吸引力を低下させないために、前記エアポケットから主軸の外周面と軸受メタルの内周面との隙間を通ってエアが漏れないように主軸と軸受メタルの間の隙間を極力狭く形成してシール性を向上させている。
【０００３】
ワークを真空吸着した状態で、ワークの加工が行われて、その加工動作が終了すると、前記エア吸引機構を停止又はエア供給機構に切り換えて、真空破壊することにより加工済みのワークの吸着状態を解除して、前記ワーク吸着部材からワークを取り外す方法が採用されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来のワークの吸着解除方法は、次のような問題があった。即ち、主軸の先端部にワークを吸着保持した状態で、ワークの加工が行われている過程で、微細な加工粉末やワークを冷却するために用いるクーラント等の異物が前記エア吸引通路、エアポケット及びエア吸引機構に至るエア吸引経路に侵入する。このため、エア吸引機構の吸引を停止して、該エア吸引機構をエア供給機構としての機能に切り換えて真空を破壊したとき、前記エア吸引経路に侵入していた異物が主軸の外周面と軸受メタルの内周面との細隙に入り込んでしまう。この結果、主軸回転時に、主軸の外周面や軸受メタルの内周面が前記異物によってかじられ、軸受機構を損傷し、その耐久性を低下するという問題があった。
【０００５】
なお、前記エア吸引機構を停止するのみで、ワークの吸着状態を解除する場合にも、前記静圧軸受に供したエアは排気口から排気されるようになっているので、エアポケットから前記細隙を通して排気口に向かうエアに含まれる異物によって軸受機構が損傷を受けることになる。
【０００６】
本発明は、上記従来の技術に存する問題点を解消して、レンズ等のワークの吸着状態を解除する際に、エア吸引経路に侵入していた異物が主軸と軸受メタルの細隙に侵入するのを防止して耐久性を向上することができる主軸装置におけるワークの吸着解除方法及びその装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ハウジングに設けた取付穴に軸受を介して主軸を所定位置において回転可能に支持し、前記主軸の先端部にワークを真空吸着するためのワーク吸着部材を設け、前記主軸の内部に前記ワーク吸着部材に負圧力を作用させるためのエア吸引通路を設け、該エア吸引通路の前記ワーク吸着部材と反対側の端部を主軸の外周面と軸受メタルとの間で主軸の周方向に形成したエアポケットに開口し、該エアポケットから軸受メタル及びハウジングに形成したエア吸引路を介してエアを吸引するエア吸引機構を設けた主軸装置において、前記主軸は静圧軸受機構により支持され、前記軸受メタルから前記主軸の外周面と軸受メタルの内周面との間の細隙に供給された静圧用のエアは、該細隙を通って、前記軸受メタル及びハウジングに形成した排気通路及び排気口より外部へ排気され、前記エア吸引機構によるエアの吸引を停止して、ワークの吸着解除時に、前記排気口を閉鎖することにより前記エアポケットから前記細隙に向かうエアの流れを阻止するようにしたことを要旨とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、ワーク吸着解除時に、エア吸引機構によるエアの吸引を停止すると同時に前記排気口を閉鎖するようにしたことを要旨とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、前記細隙に向かうエアの流れを阻止する動作は、前記細隙から前記エアポケットにエアを供給するためのエア供給機構によるエアの供給によって行われるようになっていることを要旨とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、ハウジングに設けた取付穴に軸受を介して主軸を所定位置において回転可能に支持し、前記主軸の先端部にワークを真空吸着するためのワーク吸着部材を設け、前記主軸の内部に前記ワーク吸着部材に負圧力を作用させるためのエア吸引通路を設け、該エア吸引通路の前記ワーク吸着部材と反対側の端部を主軸の外周面と軸受メタルとの間で主軸の周方向に形成したエアポケットに開口し、該エアポケットから軸受メタル及びハウジングに形成したエア吸引路を介してエアを吸引するエア吸引機構を設けた主軸装置において、前記主軸は静圧軸受機構により支持され、前記軸受メタル及びハウジングには前記軸受メタルから前記細隙に供給された静圧用のエアを外部に排出する排気通路及び排気口が設けられ、前記エア吸引機構によるエアの吸引を停止して、ワークの吸着解除時に、前記エアポケットから前記主軸の外周面と軸受メタルの内周面との間の細隙に向かうエアの流れを阻止する手段として、該排気口には、前記排気通路の開放ポートと、前記エアの流れを阻止する閉鎖ポートとの間で切り換えられる切換弁が設けられていることを要旨とする。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項４において、前記エア吸引路には開閉弁が設けられ、ワーク吸着解除時に前記切換弁及び開閉弁を閉鎖して静圧用のエアを前記細隙を通して前記エアポケットに供給するように構成されていることを要旨とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した静圧軸受機構を備えた主軸装置におけるワークの吸着解除方法の一実施形態を図面に従って説明する。
【００１６】
図１に示すように、ほぼ横円筒状に形成されたハウジング１１の取付穴の内周面１１ａには、同じく横円筒状をなす軸受メタル１２の外周面１２ａが接触するように所定位置に嵌入固定されている。この軸受メタル１２の先端部（図において左端）にはフランジ部１２ｂが一体に形成され、図示しないボルトによって前記ハウジング１１の左端面に固定されている。前記軸受メタル１２の内周面１２ｃには横円柱状の主軸１３が所定位置において回転可能に貫通されている。この主軸１３の先端部にはボス部１３ｂが一体に形成され、ボス部１３ｂにはワーク吸着部材１４が嵌合され、ボルト１５によって主軸１３に締め付け固定されている。前記ワーク吸着部材１４の吸着面にはワークとして例えばレンズ１６が吸着されるようになっている。
【００１７】
前記主軸１３の中心部にはその中心軸線方向に指向するように、かつボス部１３ｂの先端面に開口し、主軸１３の軸線方向中央部まで延びるエア通路１３ｃが形成されている。このエア通路１３ｃの内端部と対応するように、主軸１３の外周面にはエアポケット１３ｄが円周方向全域にわたって形成されている。このエアポケット１３ｄと前記エア通路１３ｃは複数の連通孔１３ｅによって互いに連通されている。この実施形態では、前記エア通路１３ｃ及び連通孔１３ｅによってエア吸引通路１３ｆが形成され、前記エアポケット１３ｄにエア吸引通路１３ｆの端部が開口されている。
【００１８】
次に、前記エアポケット１３ｄと対応して前記ハウジング１１及び軸受メタル１２に設けられたエア吸引機構Ｋ１について説明する。
前記軸受メタル１２のほぼ中央部には前記エアポケット１３ｄと常に連通するエア通路１２ｄが図２に示すように２カ所に形成され、このエア通路１２ｄと連通するようにハウジング１１にはエア通路１１ｂが２カ所に形成されている。前記エア通路１２ｄとエア通路１１ｂとによってエア吸引路が形成されている。ハウジング１１の外周面には前記エア通路１１ｂと対応して継手１７が図２に示すように２カ所に取り付けられている。継手１７にはエア吸引配管１８を介してエア吸引ポンプ１９が接続され、エア吸引配管１８の途中には開閉弁２０が介在されている。
【００１９】
この実施形態では、前記エア吸引通路１３ｆ、エアポケット１３ｄ、エア通路１２ｄ，１１ｂ及びエア吸引配管１８等によってエア吸引経路Ｃが形成されている。
【００２０】
従って、前記開閉弁２０が開放された状態で、エア吸引ポンプ１９が作動されると、ワーク吸着部材１４内のエアがエア吸引経路Ｃ及び開閉弁２０を通して外部に排出される。これによって、前記ワーク吸着部材１４の内部が減圧されてレンズ１６がワーク吸着部材１４の吸着面に吸着把持される。
【００２１】
前記軸受メタル１２のフランジ部１２ｂの前端面にはリング２１及び蓋板２２が接合され、図示しないボルトによって前記リング２１及び蓋板２２がフランジ部１２ｂの前面に締め付け固定されている。前記フランジ部１２ｂと蓋板２２との間には、前記主軸１３のフランジ部１３ｇが介在され、主軸１３のスラスト方向への移動を規制している。
【００２２】
次に、前記ハウジング１１及び軸受メタル１２に設けられ、かつ主軸１３の外周面１３ａと軸受メタル１２の内周面１２ｃとの間に形成された細隙Ｇにエアを供給して主軸１３を静圧によって保持する第１静圧付与機構Ｋ２について説明する。
【００２３】
図１に示すように、前記軸受メタル１２の後端寄り位置には図３に示すようにエアポート１２ｅが複数カ所に、かつ軸受メタル１２の円周方向に等ピッチで半径方向に放射状に貫通形成されている。前記軸受メタル１２の外周面には前記各エアポート１２ｅの外端部を連通するように軸受メタル１２の円周方向全域にわたってエアポケット１２ｆが形成されている。前記ハウジング１１には前記エアポケット１２ｆと連通するようにエア通路１１ｄが形成され、エアポケット１２ｆとハウジング１１の外部とを連通するようになっている。前記エア通路１１ｄには継手２３が取り付けられ、この継手２３には配管２４及びエア供給ポンプ２５が接続されている。配管２４の途中には開閉弁２６が接続されている。
【００２４】
従って、前記開閉弁２６を開放した状態でエア供給ポンプ２５が作動されると、エアが配管２４、継手２３、エア通路１１ｄ、エアポケット１２ｆ及びエアポート１２ｅを通して前記細隙Ｇ内に圧入される。
【００２５】
前記ハウジング１１及び軸受メタル１２の前端寄り位置には、前記第１静圧付与機構Ｋ２と同様に構成された第２静圧付与機構Ｋ３が設けられている。これについて説明すると、前記軸受メタル１２にはエアポート１２ｇがエアポート１２ｅと同様に複数カ所に放射状に形成されている。前記ハウジング１１の内周面１１ａにはエアポケット１１ｃが円周方向全域にわたって形成されている。前記ハウジング１１には前記エアポケット１１ｃと対応してエア通路１１ｅが形成され、このエア通路１１ｅと対応して継手２７が取り付けられ、この継手２７には配管２８及びエア供給ポンプ２９が接続され、配管２８には開閉弁３０が接続されている。
【００２６】
従って、前記開閉弁３０を開放した状態でエア供給ポンプ２９が作動されると、エアが配管２８、継手２７、エア通路１１ｅ、エアポケット１１ｃ及びエアポート１２ｇを通して前記細隙Ｇ内に圧入される。
【００２７】
前記第１静圧付与機構Ｋ２及び第２静圧付与機構Ｋ３は前記エア吸引機構Ｋ１の後方と前方に該エア吸引機構Ｋ１を所定間隔をおいて挟むように配設されている。
【００２８】
前記ハウジング１１の先端部内周面には前記エアポケット１１ｃと対応してエアポケット１１ｇが円周方向全域わたって形成され．このエアポケット１１ｇと前記エアポケット１１ｃはエア通路１１ｆによって連通されている。前記フランジ部１２ｂにはエアポート１２ｈが複数カ所に、かつ前記エアポケット１１ｇと連通するように形成されている。そして、前記エアポケット１１ｃからエア通路１１ｆ及びびエアポケット１１ｇを通してエアポート１２ｈにエアを導きエア吸引通路１３ｆの右側面に圧力を付与し静圧でエア吸引通路１３ｆの右側面を保持するようになっている。同様にして蓋板２２にも前記エアポート１２ｈと対応してエアポート２２ａが複数カ所に形成され、このエアポート２２ａは前記フランジ部１２ｂ、リング２１及び蓋板２２に形成されたエア供給通路３１によって前記エアポート１２ｈと連通されている。
【００２９】
次に、前記第１静圧付与機構Ｋ２及び第２静圧付与機構Ｋ３によって前記細隙Ｇに供給されたエアをエアポケット１３ｄの手前で外部に排出するための使用済みエアのエア排出機構Ｋ４について説明する。
【００３０】
前記軸受メタル１２の内周面１２ｃには前記エアポケット１３ｄを所定距離をおいて挟むようにして排気ポケット１２ｉ及び排気ポケット１２ｊが円周方向全域にわたって形成されている。前記排気ポケット１２ｉと排気ポケット１２ｊは、軸受メタル１２内に軸方向に設けた連通路１２ｋによって互いに連通されている。前記連通路１２ｋは軸受メタル１２とハウジング１１に形成したエア通路１２ｌ、排気口１１ｈによって外部と連通され、該排気口１１ｈには配管３２を介して切換弁３３が接続されている。この切換弁３３によって排気口１１ｈが開放ポート又は閉鎖ポートに切り換えられる。この実施形態では、前記切換弁３３によってエアポケット１３ｄから前記細隙Ｇに向かうエアの流れを阻止する手段が構成されている。
【００３１】
従って、切換弁３３が開放ポートに切り換えられた状態では、前記排気ポケット１２ｉ及び排気ポケット１２ｊ内のエアは、連通路１２ｋ、エア通路１２ｌ、排気口１１ｈ及び配管３２を通して外部に排出される。反対に、前記切換弁３３が閉鎖ポートに切り換えられた状態では、排気口１１ｈから外部への排気が停止され、エアポケット１３ｄから前記細隙Ｇに向かうエアの流れが阻止される。
【００３２】
前記軸受メタル１２のフランジ部１２ｂ及び蓋板２２には、前記エアポート１２ｈ及びエアポート２２ａからエア吸引通路１３ｆとフランジ部１２ｂ及び蓋板２２の接触面の細隙に供給された使用済みのエアを外部に排出するための排出通路１２ｍが形成されている。
【００３３】
なお、前記ハウジング１１の外周面には、冷却用のオイルを軸受メタル１２の外周面１２ａと、ハウジング１１の内周面１１ａとの間に形成された冷却通路３５に導くための給油管を接続する継手３４が設けられている。
【００３４】
次に、前記のように構成した主軸装置についてその動作を説明する。
図１において、前記ワーク吸着部材１４の吸着面にレンズ１６を接触した状態で、エア吸引機構Ｋ１の開閉弁２０を開放してエア吸引ポンプ１９を作動させると、エア吸引通路１３ｆが減圧通路として機能し、ワーク吸着部材１４の前端面にレンズ１６が吸着保持される。
【００３５】
次に、前記開閉弁２６及び開閉弁３０を開放ポートに切り換えるとともに、切換弁３３を開放ポートに切り換えた状態で、前記エア供給ポンプ２５及びエア供給ポンプ２９を作動させると、前述したように軸受メタル１２のエアポート１２ｅ及びエアポート１２ｇにそれぞれエアが供給され、主軸１３の外周面１３ａが前記細隙Ｇに供給されたエアによって静圧保持される。又、前記第２静圧付与機構Ｋ３側の供給エアは前述したようにエアポート１２ｈ及びエアポート２２ａにも供給され、主軸１３のフランジ部１３ｇがエアの静圧によって保持される。又、前記切換弁３３が開放ポートに切り換えられているので、前述したように排気ポケット１２ｉ，１２ｊ内のエアが外部に排出される。
【００３６】
この状態において前記主軸１３の基端部に作動連結された電動モータ（図示略）によって主軸１３が回転されると、ワーク吸着部材１４及びレンズ１６が回転され、このレンズ１６の表面が工作機械の図示しない研磨工具によって研磨され、超精密仕上げ加工される。
【００３７】
レンズ１６の加工が終了して、ワーク吸着部材１４からレンズ１６を取り外す場合には、電動モータを停止して、主軸１３の回転を停止する。そして、前記開閉弁２０を閉鎖ポートに切り換えて、ワーク吸着部材１４の内部のエアの吸引を停止する。又、この開閉弁２０の切り換え動作と同時に切換弁３３を開放ポートから閉鎖ポートに切り換えて排気口１１ｈからの排気を停止するとともに、第１静圧付与機構Ｋ２及び第２静圧付与機構Ｋ３によるエアの供給を継続する。
【００３８】
前記開閉弁２０が遮断されるとともに、切換弁３３も遮断されているので、第１及び第２静圧付与機構Ｋ２，Ｋ３によって前記細隙Ｇ内に供給されたエアは、エアポケット１３ｄに至りエア吸引通路１３ｆからワーク吸着部材１４の内部に供給され、レンズ１６の吸着状態が解除され、ワーク吸着部材１４の吸着面からレンズ１６が作業者の手によって取り外される。
【００３９】
上記実施形態の主軸装置におけるワークの吸着解除方法によれば、以下のような特徴を得ることができる。
（１）上記実施形態では、前記ワーク吸着部材１４にレンズ１６を吸着させるためのエア吸引機構Ｋ１を停止した状態で、排気口１１ｈを切換弁３３により閉鎖し、前記エア吸引経路Ｃ内のエアが前記細隙Ｇ内に侵入しないようにした。このため、エア吸引経路Ｃ内のエアに含まれるクーラントや加工粉末等の異物が前記細隙Ｇ内部に侵入して主軸１３の外周面１３ａ及び軸受メタル１２の内周面１２ｃがかじられて損傷を受けることはなく、軸受装置としての耐久性を向上することができる。又、主軸１３の安定した支持状態が保たれ、特に超精密加工においてはその効果が大きい。
【００４０】
（２）上記実施形態では、開閉弁２０を閉鎖するとともに切換弁３３を閉鎖した状態で、第１及び第２静圧付与機構Ｋ２，Ｋ３を作動させるようにした。このため、エアが前記細隙Ｇからエアポケット１３ｄを通してエア吸引通路１３ｆに供給され、ワーク吸着部材１４によるレンズ１６の真空吸着状態の破壊を迅速で行うことができる。又、前記第１及び第２静圧付与機構Ｋ２，Ｋ３に対し、真空吸着を破壊するためのエア供給機構としての機能を兼用させているので、専用のエア供給機構を設ける必要がなく装置を簡素化して製造及び組み付けを容易に行い、コスト低減を図ることができる。
【００４１】
（３）上記実施形態では、前記エア排出機構Ｋ４に前記細隙Ｇに向かうエアの流れを阻止する手段としての切換弁３３を組み込み、エアの排気と閉鎖を切り換えるようにした。このため、上記手段の構成を簡素化して、その製造及び組み付け容易に行いコストの低減を図ることができる。
【００４２】
（４）上記実施形態では、前記開閉弁２０を閉鎖すると同時に切換弁３３を閉鎖するようにしたので、エア吸引経路Ｃから前記細隙Ｇにエアが侵入するのを確実に防止することができる。
【００４３】
なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 前記実施形態では、エア排出機構Ｋ４の切換弁３３を開放ポートと閉鎖ポートとの間で切り換えるようにしたが、この切換弁３３に代えて３ポートの切換弁を用いて、前記排気口１１ｈから排気ポケット１２ｉ，１２ｊにエアを供給するようにしてもよい。この場合には前記第１及び第２静圧付与機構Ｋ２，Ｋ３の開閉弁２６，３０を閉鎖してもよく、第１及び第２静圧付与機構Ｋ２，Ｋ３を作動させたままにしておいてもよい。
【００４４】
○ 静圧軸受機能を有する主軸装置に代えて、転がり軸受を備えるとともに、主軸の外周面と軸受メタルの内周面との間に前記細隙Ｇ及びエアポケット１３ｄが形成された主軸装置に具体化してもよい。
【００４５】
○ 前記エアポケット１３ｄを省略し、軸受メタル１２の内周面１２ｃにエアポケット１３ｄに相当するエアポケットを形成してもよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明はレンズ等のワークの吸着状態を解除する際に、エア吸引経路に侵入していたクーラントや加工粉末等の異物が主軸と軸受メタルの細隙に侵入するのを防止して耐久性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の主軸装置におけるワークの吸着解除方法に用いる主軸装置の縦断面図。
【図２】 図１のエア吸引機構のエアポケットを通る横断面図。
【図３】 図１の第１静圧付与機構のエアポートを通る横断面図。
【符号の説明】
Ｇ…細隙、Ｋ１…エア吸引機構、１１…ハウジング、１２ｃ…内周面、１３ｄ…エアポケット、１１ｈ…排気口、１２…軸受メタル、１３ａ…外周面、１３…主軸、１３ｆ…エア吸引通路、１４…ワーク吸着部材、２０，２６，３０…開閉弁、３３…切換弁。
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械の主軸装置において、主軸の先端部に吸着把持されたワークの吸着を解除するワークの吸着解除方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、工作機械によって例えばレンズの表面を超精密仕上げ加工する際には、加工上の寸法精度を上げるために静圧軸受機構を備えた主軸装置が用いられる。この主軸装置のハウジングの内部には、軸受メタルを介して主軸が回転可能に支持されている。この主軸の先端部には例えばレンズ等のワークを吸着保持するためのワーク吸着部材が装着されて、主軸の内部には前記ワーク吸着部材に負圧力を作用させるためにエア吸引通路が設けられている。このエア吸引通路の一端は主軸の外周面に周方向に形成されたエアポケットに開口され、このエアポケットと対応するように前記軸受メタル及びハウジングには前記エアポケットに連通して負圧力を作用させ、前記ワーク吸着部材によってレンズを吸着保持するためのエア吸引機構が設けられている。そして、この吸引力を低下させないために、前記エアポケットから主軸の外周面と軸受メタルの内周面との隙間を通ってエアが漏れないように主軸と軸受メタルの間の隙間を極力狭く形成してシール性を向上させている。
【０００３】
ワークを真空吸着した状態で、ワークの加工が行われて、その加工動作が終了すると、前記エア吸引機構を停止又はエア供給機構に切り換えて、真空破壊することにより加工済みのワークの吸着状態を解除して、前記ワーク吸着部材からワークを取り外す方法が採用されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来のワークの吸着解除方法は、次のような問題があった。即ち、主軸の先端部にワークを吸着保持した状態で、ワークの加工が行われている過程で、微細な加工粉末やワークを冷却するために用いるクーラント等の異物が前記エア吸引通路、エアポケット及びエア吸引機構に至るエア吸引経路に侵入する。このため、エア吸引機構の吸引を停止して、該エア吸引機構をエア供給機構としての機能に切り換えて真空を破壊したとき、前記エア吸引経路に侵入していた異物が主軸の外周面と軸受メタルの内周面との細隙に入り込んでしまう。この結果、主軸回転時に、主軸の外周面や軸受メタルの内周面が前記異物によってかじられ、軸受機構を損傷し、その耐久性を低下するという問題があった。
【０００５】
なお、前記エア吸引機構を停止するのみで、ワークの吸着状態を解除する場合にも、前記静圧軸受に供したエアは排気口から排気されるようになっているので、エアポケットから前記細隙を通して排気口に向かうエアに含まれる異物によって軸受機構が損傷を受けることになる。
【０００６】
本発明は、上記従来の技術に存する問題点を解消して、レンズ等のワークの吸着状態を解除する際に、エア吸引経路に侵入していた異物が主軸と軸受メタルの細隙に侵入するのを防止して耐久性を向上することができる主軸装置におけるワークの吸着解除方法及びその装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ハウジングに設けた取付穴に軸受を介して主軸を所定位置において回転可能に支持し、前記主軸の先端部にワークを真空吸着するためのワーク吸着部材を設け、前記主軸の内部に前記ワーク吸着部材に負圧力を作用させるためのエア吸引通路を設け、該エア吸引通路の前記ワーク吸着部材と反対側の端部を主軸の外周面と軸受メタルとの間で主軸の周方向に形成したエアポケットに開口し、該エアポケットから軸受メタル及びハウジングに形成したエア吸引路を介してエアを吸引するエア吸引機構を設けた主軸装置において、前記主軸は静圧軸受機構により支持され、前記軸受メタルから前記主軸の外周面と軸受メタルの内周面との間の細隙に供給された静圧用のエアは、該細隙を通って、前記軸受メタル及びハウジングに形成した排気通路及び排気口より外部へ排気され、前記エア吸引機構によるエアの吸引を停止して、ワークの吸着解除時に、前記排気口を閉鎖することにより前記エアポケットから前記細隙に向かうエアの流れを阻止するようにしたことを要旨とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、ワーク吸着解除時に、エア吸引機構によるエアの吸引を停止すると同時に前記排気口を閉鎖するようにしたことを要旨とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、前記細隙に向かうエアの流れを阻止する動作は、前記細隙から前記エアポケットにエアを供給するためのエア供給機構によるエアの供給によって行われるようになっていることを要旨とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、ハウジングに設けた取付穴に軸受を介して主軸を所定位置において回転可能に支持し、前記主軸の先端部にワークを真空吸着するためのワーク吸着部材を設け、前記主軸の内部に前記ワーク吸着部材に負圧力を作用させるためのエア吸引通路を設け、該エア吸引通路の前記ワーク吸着部材と反対側の端部を主軸の外周面と軸受メタルとの間で主軸の周方向に形成したエアポケットに開口し、該エアポケットから軸受メタル及びハウジングに形成したエア吸引路を介してエアを吸引するエア吸引機構を設けた主軸装置において、前記主軸は静圧軸受機構により支持され、前記軸受メタル及びハウジングには前記軸受メタルから前記細隙に供給された静圧用のエアを外部に排出する排気通路及び排気口が設けられ、前記エア吸引機構によるエアの吸引を停止して、ワークの吸着解除時に、前記エアポケットから前記主軸の外周面と軸受メタルの内周面との間の細隙に向かうエアの流れを阻止する手段として、該排気口には、前記排気通路の開放ポートと、前記エアの流れを阻止する閉鎖ポートとの間で切り換えられる切換弁が設けられていることを要旨とする。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項４において、前記エア吸引路には開閉弁が設けられ、ワーク吸着解除時に前記切換弁及び開閉弁を閉鎖して静圧用のエアを前記細隙を通して前記エアポケットに供給するように構成されていることを要旨とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した静圧軸受機構を備えた主軸装置におけるワークの吸着解除方法の一実施形態を図面に従って説明する。
【００１６】
図１に示すように、ほぼ横円筒状に形成されたハウジング１１の取付穴の内周面１１ａには、同じく横円筒状をなす軸受メタル１２の外周面１２ａが接触するように所定位置に嵌入固定されている。この軸受メタル１２の先端部（図において左端）にはフランジ部１２ｂが一体に形成され、図示しないボルトによって前記ハウジング１１の左端面に固定されている。前記軸受メタル１２の内周面１２ｃには横円柱状の主軸１３が所定位置において回転可能に貫通されている。この主軸１３の先端部にはボス部１３ｂが一体に形成され、ボス部１３ｂにはワーク吸着部材１４が嵌合され、ボルト１５によって主軸１３に締め付け固定されている。前記ワーク吸着部材１４の吸着面にはワークとして例えばレンズ１６が吸着されるようになっている。
【００１７】
前記主軸１３の中心部にはその中心軸線方向に指向するように、かつボス部１３ｂの先端面に開口し、主軸１３の軸線方向中央部まで延びるエア通路１３ｃが形成されている。このエア通路１３ｃの内端部と対応するように、主軸１３の外周面にはエアポケット１３ｄが円周方向全域にわたって形成されている。このエアポケット１３ｄと前記エア通路１３ｃは複数の連通孔１３ｅによって互いに連通されている。この実施形態では、前記エア通路１３ｃ及び連通孔１３ｅによってエア吸引通路１３ｆが形成され、前記エアポケット１３ｄにエア吸引通路１３ｆの端部が開口されている。
【００１８】
次に、前記エアポケット１３ｄと対応して前記ハウジング１１及び軸受メタル１２に設けられたエア吸引機構Ｋ１について説明する。
前記軸受メタル１２のほぼ中央部には前記エアポケット１３ｄと常に連通するエア通路１２ｄが図２に示すように２カ所に形成され、このエア通路１２ｄと連通するようにハウジング１１にはエア通路１１ｂが２カ所に形成されている。前記エア通路１２ｄとエア通路１１ｂとによってエア吸引路が形成されている。ハウジング１１の外周面には前記エア通路１１ｂと対応して継手１７が図２に示すように２カ所に取り付けられている。継手１７にはエア吸引配管１８を介してエア吸引ポンプ１９が接続され、エア吸引配管１８の途中には開閉弁２０が介在されている。
【００１９】
この実施形態では、前記エア吸引通路１３ｆ、エアポケット１３ｄ、エア通路１２ｄ，１１ｂ及びエア吸引配管１８等によってエア吸引経路Ｃが形成されている。
【００２０】
従って、前記開閉弁２０が開放された状態で、エア吸引ポンプ１９が作動されると、ワーク吸着部材１４内のエアがエア吸引経路Ｃ及び開閉弁２０を通して外部に排出される。これによって、前記ワーク吸着部材１４の内部が減圧されてレンズ１６がワーク吸着部材１４の吸着面に吸着把持される。
【００２１】
前記軸受メタル１２のフランジ部１２ｂの前端面にはリング２１及び蓋板２２が接合され、図示しないボルトによって前記リング２１及び蓋板２２がフランジ部１２ｂの前面に締め付け固定されている。前記フランジ部１２ｂと蓋板２２との間には、前記主軸１３のフランジ部１３ｇが介在され、主軸１３のスラスト方向への移動を規制している。
【００２２】
次に、前記ハウジング１１及び軸受メタル１２に設けられ、かつ主軸１３の外周面１３ａと軸受メタル１２の内周面１２ｃとの間に形成された細隙Ｇにエアを供給して主軸１３を静圧によって保持する第１静圧付与機構Ｋ２について説明する。
【００２３】
図１に示すように、前記軸受メタル１２の後端寄り位置には図３に示すようにエアポート１２ｅが複数カ所に、かつ軸受メタル１２の円周方向に等ピッチで半径方向に放射状に貫通形成されている。前記軸受メタル１２の外周面には前記各エアポート１２ｅの外端部を連通するように軸受メタル１２の円周方向全域にわたってエアポケット１２ｆが形成されている。前記ハウジング１１には前記エアポケット１２ｆと連通するようにエア通路１１ｄが形成され、エアポケット１２ｆとハウジング１１の外部とを連通するようになっている。前記エア通路１１ｄには継手２３が取り付けられ、この継手２３には配管２４及びエア供給ポンプ２５が接続されている。配管２４の途中には開閉弁２６が接続されている。
【００２４】
従って、前記開閉弁２６を開放した状態でエア供給ポンプ２５が作動されると、エアが配管２４、継手２３、エア通路１１ｄ、エアポケット１２ｆ及びエアポート１２ｅを通して前記細隙Ｇ内に圧入される。
【００２５】
前記ハウジング１１及び軸受メタル１２の前端寄り位置には、前記第１静圧付与機構Ｋ２と同様に構成された第２静圧付与機構Ｋ３が設けられている。これについて説明すると、前記軸受メタル１２にはエアポート１２ｇがエアポート１２ｅと同様に複数カ所に放射状に形成されている。前記ハウジング１１の内周面１１ａにはエアポケット１１ｃが円周方向全域にわたって形成されている。前記ハウジング１１には前記エアポケット１１ｃと対応してエア通路１１ｅが形成され、このエア通路１１ｅと対応して継手２７が取り付けられ、この継手２７には配管２８及びエア供給ポンプ２９が接続され、配管２８には開閉弁３０が接続されている。
【００２６】
従って、前記開閉弁３０を開放した状態でエア供給ポンプ２９が作動されると、エアが配管２８、継手２７、エア通路１１ｅ、エアポケット１１ｃ及びエアポート１２ｇを通して前記細隙Ｇ内に圧入される。
【００２７】
前記第１静圧付与機構Ｋ２及び第２静圧付与機構Ｋ３は前記エア吸引機構Ｋ１の後方と前方に該エア吸引機構Ｋ１を所定間隔をおいて挟むように配設されている。
【００２８】
前記ハウジング１１の先端部内周面には前記エアポケット１１ｃと対応してエアポケット１１ｇが円周方向全域わたって形成され．このエアポケット１１ｇと前記エアポケット１１ｃはエア通路１１ｆによって連通されている。前記フランジ部１２ｂにはエアポート１２ｈが複数カ所に、かつ前記エアポケット１１ｇと連通するように形成されている。そして、前記エアポケット１１ｃからエア通路１１ｆ及びびエアポケット１１ｇを通してエアポート１２ｈにエアを導きエア吸引通路１３ｆの右側面に圧力を付与し静圧でエア吸引通路１３ｆの右側面を保持するようになっている。同様にして蓋板２２にも前記エアポート１２ｈと対応してエアポート２２ａが複数カ所に形成され、このエアポート２２ａは前記フランジ部１２ｂ、リング２１及び蓋板２２に形成されたエア供給通路３１によって前記エアポート１２ｈと連通されている。
【００２９】
次に、前記第１静圧付与機構Ｋ２及び第２静圧付与機構Ｋ３によって前記細隙Ｇに供給されたエアをエアポケット１３ｄの手前で外部に排出するための使用済みエアのエア排出機構Ｋ４について説明する。
【００３０】
前記軸受メタル１２の内周面１２ｃには前記エアポケット１３ｄを所定距離をおいて挟むようにして排気ポケット１２ｉ及び排気ポケット１２ｊが円周方向全域にわたって形成されている。前記排気ポケット１２ｉと排気ポケット１２ｊは、軸受メタル１２内に軸方向に設けた連通路１２ｋによって互いに連通されている。前記連通路１２ｋは軸受メタル１２とハウジング１１に形成したエア通路１２ｌ、排気口１１ｈによって外部と連通され、該排気口１１ｈには配管３２を介して切換弁３３が接続されている。この切換弁３３によって排気口１１ｈが開放ポート又は閉鎖ポートに切り換えられる。この実施形態では、前記切換弁３３によってエアポケット１３ｄから前記細隙Ｇに向かうエアの流れを阻止する手段が構成されている。
【００３１】
従って、切換弁３３が開放ポートに切り換えられた状態では、前記排気ポケット１２ｉ及び排気ポケット１２ｊ内のエアは、連通路１２ｋ、エア通路１２ｌ、排気口１１ｈ及び配管３２を通して外部に排出される。反対に、前記切換弁３３が閉鎖ポートに切り換えられた状態では、排気口１１ｈから外部への排気が停止され、エアポケット１３ｄから前記細隙Ｇに向かうエアの流れが阻止される。
【００３２】
前記軸受メタル１２のフランジ部１２ｂ及び蓋板２２には、前記エアポート１２ｈ及びエアポート２２ａからエア吸引通路１３ｆとフランジ部１２ｂ及び蓋板２２の接触面の細隙に供給された使用済みのエアを外部に排出するための排出通路１２ｍが形成されている。
【００３３】
なお、前記ハウジング１１の外周面には、冷却用のオイルを軸受メタル１２の外周面１２ａと、ハウジング１１の内周面１１ａとの間に形成された冷却通路３５に導くための給油管を接続する継手３４が設けられている。
【００３４】
次に、前記のように構成した主軸装置についてその動作を説明する。
図１において、前記ワーク吸着部材１４の吸着面にレンズ１６を接触した状態で、エア吸引機構Ｋ１の開閉弁２０を開放してエア吸引ポンプ１９を作動させると、エア吸引通路１３ｆが減圧通路として機能し、ワーク吸着部材１４の前端面にレンズ１６が吸着保持される。
【００３５】
次に、前記開閉弁２６及び開閉弁３０を開放ポートに切り換えるとともに、切換弁３３を開放ポートに切り換えた状態で、前記エア供給ポンプ２５及びエア供給ポンプ２９を作動させると、前述したように軸受メタル１２のエアポート１２ｅ及びエアポート１２ｇにそれぞれエアが供給され、主軸１３の外周面１３ａが前記細隙Ｇに供給されたエアによって静圧保持される。又、前記第２静圧付与機構Ｋ３側の供給エアは前述したようにエアポート１２ｈ及びエアポート２２ａにも供給され、主軸１３のフランジ部１３ｇがエアの静圧によって保持される。又、前記切換弁３３が開放ポートに切り換えられているので、前述したように排気ポケット１２ｉ，１２ｊ内のエアが外部に排出される。
【００３６】
この状態において前記主軸１３の基端部に作動連結された電動モータ（図示略）によって主軸１３が回転されると、ワーク吸着部材１４及びレンズ１６が回転され、このレンズ１６の表面が工作機械の図示しない研磨工具によって研磨され、超精密仕上げ加工される。
【００３７】
レンズ１６の加工が終了して、ワーク吸着部材１４からレンズ１６を取り外す場合には、電動モータを停止して、主軸１３の回転を停止する。そして、前記開閉弁２０を閉鎖ポートに切り換えて、ワーク吸着部材１４の内部のエアの吸引を停止する。又、この開閉弁２０の切り換え動作と同時に切換弁３３を開放ポートから閉鎖ポートに切り換えて排気口１１ｈからの排気を停止するとともに、第１静圧付与機構Ｋ２及び第２静圧付与機構Ｋ３によるエアの供給を継続する。
【００３８】
前記開閉弁２０が遮断されるとともに、切換弁３３も遮断されているので、第１及び第２静圧付与機構Ｋ２，Ｋ３によって前記細隙Ｇ内に供給されたエアは、エアポケット１３ｄに至りエア吸引通路１３ｆからワーク吸着部材１４の内部に供給され、レンズ１６の吸着状態が解除され、ワーク吸着部材１４の吸着面からレンズ１６が作業者の手によって取り外される。
【００３９】
上記実施形態の主軸装置におけるワークの吸着解除方法によれば、以下のような特徴を得ることができる。
（１）上記実施形態では、前記ワーク吸着部材１４にレンズ１６を吸着させるためのエア吸引機構Ｋ１を停止した状態で、排気口１１ｈを切換弁３３により閉鎖し、前記エア吸引経路Ｃ内のエアが前記細隙Ｇ内に侵入しないようにした。このため、エア吸引経路Ｃ内のエアに含まれるクーラントや加工粉末等の異物が前記細隙Ｇ内部に侵入して主軸１３の外周面１３ａ及び軸受メタル１２の内周面１２ｃがかじられて損傷を受けることはなく、軸受装置としての耐久性を向上することができる。又、主軸１３の安定した支持状態が保たれ、特に超精密加工においてはその効果が大きい。
【００４０】
（２）上記実施形態では、開閉弁２０を閉鎖するとともに切換弁３３を閉鎖した状態で、第１及び第２静圧付与機構Ｋ２，Ｋ３を作動させるようにした。このため、エアが前記細隙Ｇからエアポケット１３ｄを通してエア吸引通路１３ｆに供給され、ワーク吸着部材１４によるレンズ１６の真空吸着状態の破壊を迅速で行うことができる。又、前記第１及び第２静圧付与機構Ｋ２，Ｋ３に対し、真空吸着を破壊するためのエア供給機構としての機能を兼用させているので、専用のエア供給機構を設ける必要がなく装置を簡素化して製造及び組み付けを容易に行い、コスト低減を図ることができる。
【００４１】
（３）上記実施形態では、前記エア排出機構Ｋ４に前記細隙Ｇに向かうエアの流れを阻止する手段としての切換弁３３を組み込み、エアの排気と閉鎖を切り換えるようにした。このため、上記手段の構成を簡素化して、その製造及び組み付け容易に行いコストの低減を図ることができる。
【００４２】
（４）上記実施形態では、前記開閉弁２０を閉鎖すると同時に切換弁３３を閉鎖するようにしたので、エア吸引経路Ｃから前記細隙Ｇにエアが侵入するのを確実に防止することができる。
【００４３】
なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 前記実施形態では、エア排出機構Ｋ４の切換弁３３を開放ポートと閉鎖ポートとの間で切り換えるようにしたが、この切換弁３３に代えて３ポートの切換弁を用いて、前記排気口１１ｈから排気ポケット１２ｉ，１２ｊにエアを供給するようにしてもよい。この場合には前記第１及び第２静圧付与機構Ｋ２，Ｋ３の開閉弁２６，３０を閉鎖してもよく、第１及び第２静圧付与機構Ｋ２，Ｋ３を作動させたままにしておいてもよい。
【００４４】
○ 静圧軸受機能を有する主軸装置に代えて、転がり軸受を備えるとともに、主軸の外周面と軸受メタルの内周面との間に前記細隙Ｇ及びエアポケット１３ｄが形成された主軸装置に具体化してもよい。
【００４５】
○ 前記エアポケット１３ｄを省略し、軸受メタル１２の内周面１２ｃにエアポケット１３ｄに相当するエアポケットを形成してもよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明はレンズ等のワークの吸着状態を解除する際に、エア吸引経路に侵入していたクーラントや加工粉末等の異物が主軸と軸受メタルの細隙に侵入するのを防止して耐久性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の主軸装置におけるワークの吸着解除方法に用いる主軸装置の縦断面図。
【図２】 図１のエア吸引機構のエアポケットを通る横断面図。
【図３】 図１の第１静圧付与機構のエアポートを通る横断面図。
【符号の説明】
Ｇ…細隙、Ｋ１…エア吸引機構、１１…ハウジング、１２ｃ…内周面、１３ｄ…エアポケット、１１ｈ…排気口、１２…軸受メタル、１３ａ…外周面、１３…主軸、１３ｆ…エア吸引通路、１４…ワーク吸着部材、２０，２６，３０…開閉弁、３３…切換弁。
Claims (5)
- ハウジングに設けた取付穴に軸受を介して主軸を所定位置において回転可能に支持し、前記主軸の先端部にワークを真空吸着するためのワーク吸着部材を設け、前記主軸の内部に前記ワーク吸着部材に負圧力を作用させるためのエア吸引通路を設け、該エア吸引通路の前記ワーク吸着部材と反対側の端部を主軸の外周面と軸受メタルとの間で主軸の周方向に形成したエアポケットに開口し、該エアポケットから軸受メタル及びハウジングに形成したエア吸引路を介してエアを吸引するエア吸引機構を設けた主軸装置において、
前記主軸は静圧軸受機構により支持され、前記軸受メタルから前記主軸の外周面と軸受メタルの内周面との間の細隙に供給された静圧用のエアは、該細隙を通って、前記軸受メタル及びハウジングに形成した排気通路及び排気口より外部へ排気され、
前記エア吸引機構によるエアの吸引を停止して、ワークの吸着解除時に、前記排気口を閉鎖することにより前記エアポケットから前記細隙に向かうエアの流れを阻止するようにしたことを特徴とする主軸装置におけるワークの吸着解除方法。 - 請求項１において、ワーク吸着解除時に、エア吸引機構によるエアの吸引を停止すると同時に前記排気口を閉鎖するようにした主軸装置におけるワークの吸着解除方法。
- 請求項１又は２において、前記細隙に向かうエアの流れを阻止する動作は、前記細隙から前記エアポケットにエアを供給するためのエア供給機構によるエアの供給によって行われるようになっている主軸装置におけるワークの吸着解除方法。
- ハウジングに設けた取付穴に軸受を介して主軸を所定位置において回転可能に支持し、前記主軸の先端部にワークを真空吸着するためのワーク吸着部材を設け、前記主軸の内部に前記ワーク吸着部材に負圧力を作用させるためのエア吸引通路を設け、該エア吸引通路の前記ワーク吸着部材と反対側の端部を主軸の外周面と軸受メタルとの間で主軸の周方向に形成したエアポケットに開口し、該エアポケットから軸受メタル及びハウジングに形成したエア吸引路を介してエアを吸引するエア吸引機構を設けた主軸装置において、
前記主軸は静圧軸受機構により支持され、前記軸受メタル及びハウジングには前記軸受メタルから前記細隙に供給された静圧用のエアを外部に排出する排気通路及び排気口が設けられ、
前記エア吸引機構によるエアの吸引を停止して、ワークの吸着解除時に、前記エアポケットから前記主軸の外周面と軸受メタルの内周面との間の細隙に向かうエアの流れを阻止する手段として、該排気口には、前記排気通路の開放ポートと、前記エアの流れを阻止する閉鎖ポートとの間で切り換えられる切換弁が設けられている主軸装置におけるワークの吸着解除装置。 - 請求項４において、前記エア吸引路には開閉弁が設けられ、ワーク吸着解除時に前記切換弁及び開閉弁を閉鎖して静圧用のエアを前記細隙を通して前記エアポケットに供給するように構成されている主軸装置におけるワークの吸着解除装置。
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