JPH0569203A

JPH0569203A - スピンドル装置

Info

Publication number: JPH0569203A
Application number: JP22715491A
Authority: JP
Inventors: Fumio Watanabe; 文雄渡辺
Original assignee: Hitachi Seiko Ltd
Current assignee: Via Mechanics Ltd
Priority date: 1991-09-06
Filing date: 1991-09-06
Publication date: 1993-03-23

Abstract

(57)【要約】【目的】工具を取付けるスピンドルの高速回転を可能に
すると共に、従来から使用している大形の工具も使用で
きるようにしたスピンドル装置を提供する。【構成】小径の軸部３０ｂの一端に大径の工具保持部３
０ａを形成したスピンドル３０と、前記軸部３０ｂに装
着され、スピンドル３０を支持するベアリング１８，２
１と、前記工具保持部３０ａの外周に対向するように配
置された空気軸受１５とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工作機械などに使用さ
れるスピンドル装置に係り、特に、スピンドルを高速回
転させるのに好適なスピンドル装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】機械装置の構造材や部品として、アルミ
ニウムやセラミックスを使用するものが増えてきてい
る。そして、アルミニウムやセラミックスを高能率で加
工することが要求されている。このため、アルミニウム
やセラミックスを加工する工作機械のスピンドルには毎
分数万回転の高速回転が要求されている。

【０００３】主軸を高速回転させる場合、一般に図３に
示すように、ビルドイン型のスピンドル装置が使用され
ている。同図において、１はハウジング。２はスピンド
ルで、転がり軸受３を介して、ハウジング１に回転可能
に支持されている。４はロータで、スピンドル２に固定
されている。５はステータで、ロータ４と対向するよう
に、ハウジング１に固定されている。そして、ハウジン
グ１には、転がり軸受３に直接潤滑油を供給するように
潤滑油の供給穴６が形成されている。

【０００４】このような構成で、転がり軸受３に潤滑油
を供給しながら、スピンドル２を高速回転させている。
この時、潤滑油の供給量が少ないと、転がり軸受３が焼
き付きを起こす。また、潤滑油の供給量が多いと、供給
された油が転がり軸受３の回転によって攪拌され、発熱
して軸受部の温度上昇につながる。

【０００５】転がり軸受３の速度特性を示す指標とし
て、許容回転数ｄｍｎ値（ｄ・軸受内径ｍｍ、ｎ・軸の
毎分回転数、ｄｍ・軸受の内径と外形の平均値ｍｍ）が
ある。このｄｍｎ値を一定に保ち、スピンドルの回転数
を上げるには、スピンドルの軸径を小さくすることが必
要になる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】したがって、高速回転
を要求される場合、スピンドルの軸径を小さくしなけれ
ばならない。このため、スピンドルに取付けられる工具
の大きさも制限を受けることになり、作業効率を低下さ
せる原因になっている。

【０００７】本発明の目的は、上記の事情に鑑み、工具
を取付けるスピンドルの高速回転を可能にすると共に、
従来から使用している大形の工具も使用できるようにし
たスピンドル装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明においては、小径の軸部の一端に大径の工具
保持部を形成したスピンドルと、前記小径の軸部に装着
され、スピンドルを支持する転がり軸受と、前記大径の
工具保持部の外周に対向するように配置された静圧軸受
とを設けた。

【０００９】

【作用】スピンドルの軸部を小径にすることで、それを
支持する転がり軸受の速度特性を示すｄｍｎ値を上げる
ことなく主軸の高速回転を可能とし、大径の工具保持部
の外周に静圧軸受を配置することにより、スピンドルの
軸端（工具保持部）の剛性（静剛性、動剛性）を向上さ
せ、大径の工具の使用を可能にしている。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、図１に基づいて
説明する。同図において、１０はハウジング。１１はス
リーブで、ハウジング１０に固定されている。このスリ
ーブ１１には、熱交換用の流体を流動させる溝１２と、
圧縮空気の供給口１３と、圧力流体の供給口１４が形成
されている。１５は空気軸受で、スリーブ１１に固定さ
れている。この空気軸受１５には、前記圧縮空気の供給
口１３と連通するエアーノズル１６が形成されている。
１７は予圧スリーブで、スリーブ１１に固定されてい
る。１８はベアリングで、潤滑油の供給路（図示せず）
が形成された外輪間座１９と、内輪間座２０とともにス
リーブ１１に支持されている。２１はベアリングで、潤
滑油の供給路（図示せず）が形成された外輪間座２２
と、内輪間座２３とともに予圧スリーブ１７に支持され
ている。２４は予圧調整用の外輪間座で、外輪間座１９
と２２の間に位置するように配置され、供給口１４から
供給されある圧力流体の圧力を受ける。２５、２６はベ
アリングカバーで、それぞれスリーブ１１に固定されて
いる。２７は潤滑油の排出口で、ベアリングカバー２５
とハウジング１０を貫通するように形成され、図示しな
い供給経路からベアリング１８、２１に供給された潤滑
油を排出する。２８はステータで、ハウジング１０に固
定されている。２９は冷却水の供給口で、ハウジング１
０に形成されている。

【００１１】３０はスピンドルで、大径の工具保持部３
０ａと小径の軸部３０ｂが形成されている。このスピン
ドル３０は、軸部３０ｂがベアリング１８、２１に支持
され、工具保持部３０ａが空気軸受１５に回転可能に嵌
合している。３１はナットで、スピンドル３０の小径部
３０ｂに螺合し、ベアリング１８、２１の内輪をスピン
ドル３０に固定している。３２はロータで、スピンドル
３０の軸部３０ｂに、ステータ２８と対向するように固
定されている。そして、ステータ２８とロータ３１でス
ピンドル３０の駆動用のモータを構成している。なお、
スピンドル３０の軸心には、工具を着脱するためのドロ
ーバーが組み込まれるが、図示を省略してある。

【００１２】３３は工具。３４はテーパシャンクで、工
具３３を固定している。３５はプルスタッドで、テーパ
シャンク３４に固定されている。

【００１３】このような構成で、供給口２９から冷却水
を供給して、ステータ２８を冷却する。供給口１４から
圧力流体を供給して、外輪間座２４を弾性変形させ、ベ
アリング１８、２１の予圧を調整する。そして、ベアリ
ング１８、２１に潤滑油を供給すると共に、供給口１３
から圧縮空気を供給する。この状態で、スピンドル３０
の工具保持部３１ａに工具３３を取付けた後、モータを
作動させてスピンドル３０を回転させ、加工を行う。

【００１４】この時、加工によってスピンドル３０に加
わるスラスト方向の負荷とラジアル方向の負荷は、主に
ベアリング１８、２１で支持され、スピンドル３０の工
具保持部３０ａに加わる振動は、主に空気軸受１５によ
って支持される。したがって、スピンドル３０の剛性を
向上させることができるので、スピンドル３０の軸部３
０ｂの径を小さくすることができ、ベアリング１８、２
１のｄｍｎ値を低くして、スピンドル３０の高速回転を
可能にすることができる。一方、スピンドル３０の工具
保持部３０ａを大きくすることができるので、スピンド
ル３０に取付ける工具３３の大きさの制約を減らし、加
工に適した工具３３を使用することにより、作業効率を
向上させることができる。

【００１５】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明によれば、小径
の軸部の一端に大径の工具保持部を形成したスピンドル
と、前記小径の軸部に装着され、スピンドルを支持する
転がり軸受と、前記工具保持部の外周に対向するように
配置された静圧軸受とを設けたので、スピンドルを高速
回転させることができ、しかも作業効率を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるスピンドル装置の要部を示す側
面断面図。

【図２】従来のスピンドル装置の要部を示す側面断面
図。

【符号の説明】

１５・・空気軸受、１８、２１・・ベアリング、３０・
・スピンドル、３０ａ・・工具保持部、３０ｂ・・軸
部、

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スピンドルを高速回転可能に支持するスピ
ンドル装置であって、小径の軸部の一端に大径の工具保
持部を形成したスピンドルと、前記小径の軸部に装着さ
れ、スピンドルを支持する転がり軸受と、前記大径の工
具保持部の外周に対向するように配置された静圧軸受と
を設けたことを特徴とするスピンドル装置。