JP4360659B2 - エアースピンドルユニット - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転軸の先端に切削用のブレードが装着され、切削装置に搭載されて被加工物の切削に供されるエアースピンドルユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
切削装置に搭載されるエアースピンドルユニットとしては、図４に示す構成のエアースピンドルユニット２０が知られている。このエアースピンドルユニット２０においては、先端にブレード２１が装着された回転軸２２が、スピンドルハウジング２３に備えたラジアルベアリング２４及びスラストベアリング２５によって非接触の状態で回転可能に支持されている。
【０００３】
そして、ステータ２６に駆動されて回転軸２２が高速回転することによりブレード２１が高速回転し、エアースピンドルユニット２０全体が下降して高速回転するブレード２１が保持テーブル２８に保持された被加工物２７に接触することによって被加工物２７が切削される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、回転軸２２には回転により熱膨張が生じる場合があり、これによりブレード２１の水平方向の位置にずれが生じ、切削位置にもずれが生じて切削が精密に行われないという問題がある。
【０００５】
また、回転軸２２には自身の重みによって撓みが生じ、これによってブレード２１の垂直方向の位置にずれが生じ、切り込み深さにも誤差が生じる場合がある。
【０００６】
このように、エアースピンドルユニットにおいては、回転軸に熱膨張や撓みが生じるのを防止して切削精度を向上させることに課題を有している。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための具体的手段として本発明は、被加工物を切削するブレードが前部側の端部に装着される回転軸と、該回転軸をエアーによって支持するラジアルベアリング及びスラストベアリングを含むスピンドルハウジングと、該回転軸を回転駆動するステータとから少なくとも構成されるエアースピンドルユニットであって、
該回転軸の軸心方向には、後部側の端部において開口した開口部から前部側の端部近傍まで連通する空洞部が形成されていて、該スピンドルハウジングの先端部から突出した突出部の外周には、該回転軸に形成された空洞部に連通する複数の外周孔が形成され、該空洞部には、冷却用媒体として該開口部から水が供給され、該開口部から供給された水は、該空洞部を通って該外周孔から流出し、該ラジアルベアリング及びスラストベアリングにおいて用いられスピンドルハウジングと回転軸との間に形成された間隙から噴出するエアーによって該ブレードに供給されるエアースピンドルユニットを提供する。
【０００８】
そして、複数の外周孔は等間隔に形成されていることを付加的要件とする。
【０００９】
このように構成されるエアースピンドルユニットにおいては、回転軸に空洞部を形成したことにより放熱性が増すため、熱膨張が起こりにくく、更にこの空洞部に冷却用の媒体である水を供給することにより、熱膨張を効果的に防止することができ、水平方向の位置ずれが生じにくくなる。また、回転軸に空洞部を設けた分だけ軽量になるため、撓みが軽減されて被加工物への切り込み深さ精度が向上する。更に、外周孔から流出した水をエアーによってブレードに供給する事により、冷却用の媒体としての水が切削水としても機能する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の一例として、図１に示すエアースピンドルユニット１０について説明する。なお、図３に示した従来のエアースピンドルユニット２０と共通する部位には同一の符号を付して説明することとする。
【００１１】
回転軸１１の内部には、軸心を中心として一定の径を有する空洞部１２（図１において破線で示す）が軸心方向に形成されている。この空洞部１２は、ステータ２６によって駆動される側である後部側の端部においては開口部１３において開口している。一方、ブレード２１が装着される側である前部側の端部においては、スピンドルハウジング２３の先端部から突出した突出部１４の外周に、回転軸１１の軸心に形成された空洞部１２に連通する複数の外周孔１５が形成されている。
【００１２】
こうして回転軸１１の内部に、開口部１３から外周孔１５まで連通する空洞部１２を形成したことにより、その分回転軸１１が軽量となるため、撓みが生じにくくなり、遠心力による負荷も軽減されてより以上の高速回転が可能となる。また、撓みが生じにくくなることで、ブレード２１の被加工物への切り込み深さ精度が向上するため、垂直方向の切削精度が向上する。
【００１３】
なお、前部側においては空洞部１２は必ずしも開口している必要はなく、前部側の端部近傍まで連通していれば、回転軸１１の内部において収束していてもよい。即ち、少なくとも開口部１３において開口していれば放熱性が向上するため、熱膨張を防止することができる。従って、熱膨張によるブレード２１の水平方向の位置のずれを防止することができるため、水平方向の切削精度も向上する。
【００１４】
空洞部１２に連通する外周孔１５は、例えば図２に示すように、すべてが等間隔に４つ形成されている。なお、外周孔１５の数及び間隔は図２の例には限定されないが、等間隔に形成されているのが望ましい。
【００１５】
このように構成されるエアースピンドルユニット１０においては、開口部１４から空洞部１２に冷却用の媒体、例えば冷気を供給するようにすれば、回転軸１１の冷却が促進され、更に効果的に回転軸１１の熱膨張を防止することができる。
【００１６】
また、空洞部１２には、冷却用の媒体として水を供給させることもできる。この場合、開口部１３から流入した水は、空洞部１２を通って外周孔１５から流出する。そして、図３に示すように、ラジアルベアリング２４及びスラストベアリング２５において用いられたエアーがスピンドルハウジング２３と回転軸１１との間に形成された間隙１６から噴出するため、この噴出するエアーによって、冷却用の媒体としての水がブレード２１に供給される。
【００１７】
このように、冷却用の媒体として水を用いることにより、回転軸１１をより効果的に冷却することができる。また、ブレード２１と被加工物２７との接触部位に水が供給されるようになると、回転軸１１の冷却のための冷却用の媒体として機能すると共に、切削水としても機能することになるため、切削水の節約を図ることもできる。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るエアースピンドルユニットにおいては、回転軸に空洞部を形成したことにより放熱性が増して熱膨張が起こりにくく、更にこの空洞部に冷却用の媒体である水を供給する事により、熱膨張を効果的に防止することができ、水平方向の位置ずれが生じにくくなるため、水平方向の切削精度が向上する。更に、外周孔から流出した水をエアーによってブレードに供給する事により、冷却用の媒体としての水が切削水としても機能するため、切削水の節約を図ることもできる。
【００１９】
また、回転軸に空洞部を設けた分だけ軽量になり、撓みが軽減されて被加工物への切り込み深さ精度が向上するため、垂直方向の切削精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るエアースピンドルユニットを示す断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ裁断端面図である。
【図３】外周孔から水を流出させ、間隙からエアーを噴出させる様子を示す説明図である。
【図４】従来のエアースピンドルユニットを示す断面図である。
【符号の説明】
１０…エアースピンドルユニット １１…回転軸
１２…空洞部 １３…開口部 １４…突出部
１５…外周孔 １６…
２０…エアースピンドルユニット ２１…ブレード
２２…回転軸 ２３…スピンドルハウジング
２４…ラジアルベアリング ２５…スラストベアリング
２６…ステータ ２７…被加工物 ２８…保持テーブル

Claims (2)

1. 被加工物を切削するブレードが前部側の端部に装着される回転軸と、該回転軸をエアーによって支持するラジアルベアリング及びスラストベアリングを含むスピンドルハウジングと、該回転軸を回転駆動するステータとから少なくとも構成されるエアースピンドルユニットであって、
   該回転軸の軸心方向には、後部側の端部において開口した開口部から前部側の端部近傍まで連通する空洞部が形成されていて、該スピンドルハウジングの先端部から突出した突出部の外周には、該回転軸に形成された空洞部に連通する複数の外周孔が形成され、該空洞部には、冷却用媒体として該開口部から水が供給され、該開口部から供給された水は、該空洞部を通って該外周孔から流出し、該ラジアルベアリング及び該スラストベアリングにおいて用いられ該スピンドルハウジングと該回転軸との間に形成された間隙から噴出するエアーによって該ブレードに供給されるエアースピンドルユニット。
2. 複数の外周孔は、等間隔に形成されている請求項１に記載のエアースピンドルユニット。

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