JPH01310837A

JPH01310837A - 増速スピンドル装置

Info

Publication number: JPH01310837A
Application number: JP63141395A
Authority: JP
Inventors: Koichi Ueda; 浩一上田; Hiroaki Takebayashi; 竹林　博明; Kazuo Rokkaku; 和夫六角
Original assignee: SEIWA SEIKI KK; Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: SEIWA SEIKI KK; Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1988-06-08
Filing date: 1988-06-08
Publication date: 1989-12-14
Anticipated expiration: 2014-05-17
Also published as: JP2893075B2; US4960405A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業」二の利用分野〉本発明は、各種工作機械の主軸に連結して使用され、内
蔵するトラクションドライブ機構で主軸回転を増速出力
するように構成した増速スピンドル装置に関する。

〈従来の技術〉従来から、例えば機械のヘッドを加工するようなマシニ
ングセンタの主軸は、−船釣に、低速回転に設定される
が、このマシニングセンタの主軸を駆動源として例えば
小径孔を得る場合などには低速である主軸の回転を増速
する増速ユニットを前記主軸と加工工具が装着されるス
ピンドル装置との間に介装するようにしていた。

ところで、近年では、前述のような高速回転を必要とす
る加工を行うスピンドル装置に、マシニングセンタの主
軸の回転を増速するいわゆるトラクションドライブ機構
を内蔵させることが考えられている。

この種の増速スピン１ル装置の一例を第３図に示す。第
３図は増速スピン１−ル装置の半部断面を示す正面図で
ある。

口側の増速スピンドル装置において、■は入力軸として
のテーパシャンクで、このテーバシャンク１の一端に形
成の円ｉｆ一部１ａはマシニングセンタ２の主軸２ａに
圧入され、他端に形成の円柱部１ｈの外周には２つの転
がり軸受３を介して筒状のハウジング４が設ｉｌｌられ
、さらに中間に形成の周ｓｉｃは主軸２ａに対する着脱
時に図示しない自動上置交換装置（八ＴＣ）のハンドが
保合する部分である。そして、このテーパシャンク１の
円４１部１ｂ端面とハウジング４の出力側開口端との間
には１〜ラクション１ライブ機構５が設けられており、
さらに、ハウジング４に連設されたカバー４．１の中空
部内には、長尺な中空の高速スピンドル６が２個の転が
り軸受７を介して挿通支持されている。

このトラクションドライブ機構５は、ハウジング４に内
嵌固定された固定輪５ａと、高速スピンドル６の軸端に
一体形成された太陽軸５ｂと、固定輪５ａと太陽軸５ｂ
とに転接される複数の遊星ローラ５Ｃと、テーパシャン
ク１の円柱部１ｂ端血に片持ら状態に取り付りられかつ
遊ン￥１コーラそれぞれに金側状ころ軸受を介して挿通
支持された遊星軸５ｄとを備えている。

前記高速スピンＩ゛ル６の中空部には砥石などの加工工
具８が装着されている。

ハウジング４の外周には、マシニングセンタ２に設げら
れている回り止めピン２ｂが係合される保合部４ｂを備
えており、ハウジング４の回り正めがなされる。なお、
回り止めピン２ｂの外周にはスプリング２ｃが設けられ
ており１、二のスプリング２ｃの弾力によりハウジング
４とマシニングセンタ２との間のがたつきを防いでいる
。さらに、前記カバー４ａの出力側開口端にはシール装
置９が設けられ、ハウジング４．カバー４ａの内部空間
が密封状態になっている。

上記増速スピンドル装置では、主軸２ａの回転がテーパ
シャンク１を介してトラクションドライブ機構５に伝達
され、このｌ・ラクション１−ライブ機構５により周知
の原理でテーパシャンク１の回転を所定の増速比に応し
て増速して高速スピンドル６、加工工具８を高速回転さ
せるようになっている。

なお、転がり軸受３，７は、内部に封入されたグリース
などの潤滑剤で潤滑される。

〈発明が解決しようとする課題〉とごろで、上記増速スピンドル装置をマシニングセンタ
２に装着した場合、テーパシャンク１の円錐部１ａを主
軸２ａのテーバ孔２ｄに圧入させるからテーパシャンク
１を主軸２ａに対して正確に芯合わセできるものの、回
り止めピン２ｂの外周に設りられるスプリング２ｃの弾
力でハウジング４およびカバー４ａにはその軸心をテー
パシャンク１の軸心Ｑコ対して傾かせるような偏荷重が
作用する。ここで、テーパシャンク１とハうジング４と
の間の転がり軸受３が従前の金属製のものである限り、
テーバソヤンクｌに対してハウジング４およびカバー４
ａが若干ながら傾くのは避りられす、このハウジング４
およびカバー４ａが（頃くと、カバー４ａに支持されて
いる高速スピン［ル６も傾くことになり、回転精度の低
下を招く結果となっていた。

また、カバー４ａと高速スピンドル６との間の転がり軸
受７は、その配置空間内に封入されたグリースなどの潤
滑剤により潤滑されるが、高速回転させられるため、従
前の金属製の転がり軸受では前記内部封入される潤滑剤
が早期に劣化しやすく、増速スピンドル装置の寿命を延
ばすのに限界があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされた４〉ので、装
置全体の剛性を高めて回転精度の向にを図るとともに、
装置の寿命を可及的に長く延ばすことを目的としている
。

〈課題を解決するだめの手段〉本発明は、このようなｌ−１的を達成するために、次の
ような構成をとる。

即ち、本発明にかかる増速スピンドル装置は、駆動側主
軸に連動連結されるテーパシャンクと、このテーパシャ
ンクの出力側端部に同軸状に結合され、中途部に複数の
遊星ローラが配設された中空の保持軸と、この保持軸の中空部内に回転自在に挿入され、その挿入
内端に前記遊星ローラに転接する太陽軸が形成された高
速スピンドルと、前記保持軸の外周に転がり軸受を介して相対回転自在に
設けられ、内周部に前記遊星ローラが転接する固定輪が
設けられたハウジングとを備え、前記保持軸と高速スピ
ンドルとの間に、軸受構成部品のうち少なくともボール
をセラミックスで構成した転がり軸受を介装したことに
特徴を有する。

〈作用〉本発明の構成による作用は次のとおりである。

主軸の回転動力は、テーパシャンクとほぼ一体に連結さ
れる保持軸に伝達され、この保持軸の回転に伴いそれの
軸方向はぼ中間部分に固定の遊星軸を介して遊星ローラ
が自転および公転させられる。これにより太陽軸が所定
の増速比で増速させられ、太陽軸とともに高速スピンド
ルが高速回転させられる。

そして、テーパシャンクに一体に結合される保持軸の外
周にハウジングを設けたから、ハウジングの傾きが保持
軸で受は止められることになり、ハウジングの（頃きが
抑えられる。また、ハウジングが若干傾いても、出力軸
である高速スピンドルは前記ハウジングに直接支持され
ておらず保持軸に支持されているから、高速スピンドル
は主軸に対して軸心が一致した状態で回転させられるこ
とになる。

また、高速回転させられる高速スピンドルを支持する転
がり軸受の少なくともボールをセラミックスにしたから
、この転がり軸受配置空間に封入される潤滑剤寿命が従
前の金属製のものよりも長くなる。

〈実施例〉以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

ここでは、本発明にかかる増速スピンドル装置を自動工
具交換装置用として実施した例を示す。

第１図および第２図は本発明の一実施例にかかり、第１
図は増速スピンドル装置の縦断面図、第２図は第１図の
ＩＩ−ＩＩ線断面図である。

図において、１０は入力軸としてのテーパシャンクで、
テーパシャンク１０の一端に形成の円錐部１１はマシニ
ングセンタ２０の主軸２１に連動連結される部分であっ
て、他端に形成の周溝１２ば主軸２１に対する着脱時に
図示しない自動工具交換装置（ＡＴＣ）のハンドが係合
する部分である。さらに、テーパシャンク１０には出力
側に向けて開口する円錐孔１３が形成されている。

３０はテーパシャンク１０の出力側端部に同軸状に結合
された中空状の保持軸で、保持軸３０の入力側端部には
テーパシャンク１０の円錐孔１３に嵌入する円錐軸部３
１を備えている。この保持軸３０の円錐軸部３１をテー
パシャンク１０の円錐孔１３に圧入し、テーパシャンク
１０に内蔵のポル１〜１４により保持軸３０をテーパシ
ャンク１０側に引き込むことにより、保持軸３０がテー
パシャンク１０に対して同軸状に一体結合されている。

この保持軸３０の外周には２個の転がり軸受５０．５１
を介してハウジング４０が相対回転自在に設けられてい
る。

６０は図示省略の加工工具が装着される出力軸としての
高速スピンドルで、この高速スピンドル６０はその中間
部分および出力側軸端部分にそれぞれ２個ずつの転がり
軸受５２，５３．５４．５５を介して保持軸３０の中空
部に挿通支持されている。この高速スピンドル６０の端
部には加工工具を把持する工具把持部６１が連設されて
いる。

そして、ハウジング４０の外周にはマシニングセンタ２
０に設けられている係合部２２に係脱自在な回り止め機
構４１が付設されている。この回り止め機構４１は、前
記保合部２２に係合する係止ピン４１ａと、この係止ピ
ン４１ａをマシニングセンタ側に突１１官」勢するスプ
リング４１ｂと、ハウジング４０とマシニングセンタ２
０との間のがたつきを防ぐスプリング４１Ｃとを備えて
いる。

そして、このハウジング４０の内部において保持軸３０
の軸力向はぼ中間部分にトラクションドライブ機構７０
が設りられている。

ごのトラクションドライブ機構７０は、ハウジング４０
の軸方向はぼ中央部分に内嵌固定された固定輪７１と、
高速スピンドル６０の出力側端部に一体形成された太陽
軸７２と、この太陽軸７２と固定輪７１とに転接する複
数の遊星ローラ７３と、この′ｔｉ星ローラ７３それぞ
れの中空部に♀］状ごろ軸受を介して挿通された遊星軸
７４とを備えている。このうら、遊星軸７４は、保１４
軸３０の円周数箇所に設けられている開ＬＩ窓３２およ
びその間Ｉ」窓内側面に設けられている構孔３３に両持
ち状態に軸支されており、当該遊星軸７４が保持軸３０
．う−−バシャンク１０とともに一体凹転するように構
成されている。

そして、ハウジング４０の出力側開口部には円板状のカ
バー４２が取り付けられていて、このカバー４２の内径
部分およびハウジング４０とう−−バシャンク１０との
取（【１部分にハウジング４０と保持軸３０とで形成す
る内部空間を密封するシール装置８０．８１が装着され
ている。さらに保持軸３０の出力側開口部にもシ・−ル
装置８２が装着されており、保持軸３０と高速スピンＩ
−ル６０とで形成する内部空間を密封している。このよ
うに密封されたＡｉｒ記両内部空間にはそれぞれグリー
スなどの潤滑剤が１：ｌ１人されており、この潤滑剤で
もって転がり軸受５０〜５５およびトラクションドライ
ブ機構７０の潤滑を９１わせでいる。

次に、上記増速スピンドル装置の動作を説明する。

マシニングセンタ２０の主軸２１の動力はテーパシャン
ク１０．保持軸３０．遊星軸７４を介して遊星ローラ７
３に伝達される。それにより遊星ローラ７３が自転およ
び公転させられ、周知の原理により所定の増速比で増速
して太陽軸７２を高速回転さ−Ｕる。したがって、この
太陽軸７２と一体形成された高速スピンドル６０が高速
回転されることになる。

ごのように増速スピンドル装置は、低速で回転する主軸
２１を駆動源としても、高速スピンドル６０に装着され
る加工工具（図示省略）を高速回転さ−Ｕることができ
るものである。

ところで、この構造の増速スピンドル装置においては、
人力軸であるテーパシャンク１０と出力軸である高速ス
ピンドル６０を支持する保持軸３０とを同軸状に一体結
合し、この保持軸３０の外周にハウジング４０を設番ノ
だから、回り止め機構４１に備えるスプリング、Ｉｌｂ
、４］、Ｃの弾力によるハウジング４０の傾きが保持軸
３０で受は止められることになり、ハウジング４０の（
頃きが抑えられる。また、ハウジング４０と保持軸３０
との間の転がり軸受５０．５１を従前の金属製のものに
していると、ハウジング４０は若干傾くの（Ｊ避けられ
ないが、その場合でも出力軸である高速スピンドル６０
がハウジング４０に直接支持されておらず、保持軸３０
に支持されているから、高速スピン］・ル６０の軸心は
テーパシャンク１０に対して傾かない。特に、本実施例
では前述の転がり軸受５０．５１を剛性の高い例えば窒
化珪素、ザイアロンなどを主成分としたセラミックスか
らなる構成にして、ハウジング４０　ｏ＞　（ｆ＋きを
抑えるとともに、負荷能力を向上させるようにしている
。なお、転がり軸受の構成部品のボールのめをセラミッ
クスで構成すると、−・船釣な軸受鋼などからなる転が
り軸受に比べて剛性を高めることができるが、軸受構成
部品総てをセラミックス製とｊ−でもかまわない。

とごろで、この構造において、高速回転さ−Ｕられる高
速スピンドル６０を支持する転がり軸受５４゜５５につ
いても従前の金属製のものにしていると、この軸受潤滑
を行う内部１４人の潤滑剤の劣化が進みやすいため、こ
の装置全体の寿命を従来例のものよりも長くするのしＪ
難しい。よって本発明では高速スピンドル支持６０と保
持軸３０との間の転がり軸受５４．５５の各構成部品の
うち少なくともボールをセラミックスで構成することに
より、この転がり軸受５４．５５の潤滑を行う潤滑剤の
寿命を従前の転がり軸受使用の場合よりも長く延ばすよ
う対処した。ちなみに、転がり軸受５４＋　５５の構成
部品のうち少なくともボールをセラミックスにすれば、
この転がり軸受５４．５５の配置空間に封入の潤滑剤寿
命を従ｉ；ｊの軸受の場合に比べ約３倍も延ぽずことが
できた。

〈発明の効果〉以上説明したように、本発明の増速スピンドル装置では
、テーパシャンクに保持軸を同軸状に一体結合して、保
持軸の外周にハウジングを設けたから、ハウジングが仮
に傾いてもその傾きを保持軸によって受は止めることが
でき、テーパシャンクに対する保持軸の傾きを抑えるこ
とができる。

したがって、保持軸に支持する出力軸となる高速スピン
ドルを駆動側主軸に対して正確に芯合わせすることがで
き、回転精度を向上できる結果となる。

しかも、保持軸と高速スピンドルとの間で高速回転させ
られる転がり軸受の構成部品のうち少なくともボールを
セラミックス製としたから、従前の金属製の転がり軸受
を用いる構造の従来例に比べて、当該転がり軸受配置空
間に封入される潤滑剤寿命を可及的に延ばせることにな
り、装置全体の寿命向上に貢献できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例にかかり、第１
図は増速スピンドル装置の縦断面図、第２図は第１図の
ｎ−ｎ線断面図である。また、第３図は従来例にかかる増速スピンドル装置の半
部断面を示す正面図である。１０・・・テーパシャンク、２０・・・マシニングセン
タ、２１・・・主軸、　　　　　３０・・・保持軸、４
０・・・ハウジング、　　６０・・・高速スピンドル、
５４．５５・・・転がり軸受、７０・・・トラクションドライブ機構、７１・・・固定
輪、　　　　７２・・・太陽軸、７３・・・遊星ローラ
、　　７４・・・遊星軸。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）駆動側主軸に連動連結されるテーパシャンクと、このテーパシャンクの出力側端部に同軸状に結合され、
中途部に複数の遊星ローラが配設された中空の保持軸と
、この保持軸の中空部内に回転自在に挿入され、その挿入
内端に前記遊星ローラに転接する太陽軸が形成された高
速スピンドルと、前記保持軸の外周に転がり軸受を介して相対回転自在に
設けられ、内周部に前記遊星ローラが転接する固定輪が
設けられたハウジングとを備え、前記保持軸と高速スピ
ンドルとの間に、軸受構成部品のうち少なくともボール
をセラミックスで構成した転がり軸受を介装したことを
特徴とする増速スピンドル装置。
（２）前記保持軸とハウジングとの間の転がり軸受が、
その構成部品のうち少なくともボールがセラミックスで
構成されてなる請求項（１）に記載の増速スピンドル装
置。