JPH06170676A - 工作機械の軸回転駆動装置 - Google Patents

工作機械の軸回転駆動装置

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JPH06170676A
JPH06170676A JP4325211A JP32521192A JPH06170676A JP H06170676 A JPH06170676 A JP H06170676A JP 4325211 A JP4325211 A JP 4325211A JP 32521192 A JP32521192 A JP 32521192A JP H06170676 A JPH06170676 A JP H06170676A
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shaft
spindle
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rotation drive
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JP4325211A
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Katsunobu Aiiso
勝宜 相磯
Masaru Adachi
賢 足立
Toshihiro Igarashi
敏裕 五十嵐
Makoto Tagami
眞 田上
Satoshi Kumamoto
聰 熊本
Masanori Wakuta
昌則 和久田
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Toshiba Machine Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 軸長が長くなることがなく、多くの構成部品
を必要とすることなく構造簡単にして状態安定性、組立
分解性、保守性に優れ、主軸を高精度に軸線方向に送り
移動できる工作機械の主軸装置を提供すること。 【構成】 軸線方向に移動可能に設けられた主軸１を有
し、主軸１の軸線方向の少なくとも一部を所定の軸長に
亘って主軸回転駆動用モータ１７のロータ１３とし、こ
のロータ１３に対応する部分にステータ１５を固定配置
し、主軸１自体をロータとする主軸回転駆動用モータ１
７を構成する。また主軸１は送りねじ軸部２１を有し、
送りねじ軸部２１には送りナット部材２３が螺合し、送
りナット部材２３自体を軸送り用モータ２９のロータ２
５とし、このロータ２５に対応する部分にステータ２７
が固定配置し、送りナット部材２３自体をロータとする
軸送り用モータ２９を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、工作機械の軸回転駆動
装置に関し、特に主軸あるいは主軸と嵌合する回転スリ
ーブを回転駆動する回転駆動装置、あるいは送りねじ機
構、ウォーム機構により各種移動台を線形移動させる送
り装置を含む工作機械の軸回転駆動装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】切削、研削のための工具あるいは被加工
物を回転させる工作機械の軸回転駆動装置には、図９に
示されている如く主軸２００の後端部（図９にて右端
部）に主軸駆動モータ２０１を有する型式のものと、図
１０に示されている如く主軸２００にロータ２０２を焼
きばめされた中空のロータシャフト（スリーブ）２０３
がキー２０４により回り止め、即ちトルク伝達接続され
て更にくさびリング２０５により摩擦締結され、主軸２
００を回転可能に支持する主軸支持体２０６にステータ
２０７が固定装着されたビルドインモータ２０８による
型式のものとが知られている。
【０００３】また図１１に示されている如く主軸２００
自体が軸送り用モータ２０９により回転駆動される送り
ねじ２１０によりクイル２１１に対して軸線方向へ送り
移動するよう構成された型式のものが知られている。主
軸２００自体が送り移動する型式のおいては、クイル２
１１に軸線方向に不動に係止された歯車２１２と主軸２
００とが滑りキー２１３により滑りキー係合あるいはス
プライン係合し、歯車２１２に外部より駆動歯車２１４
が噛合し、駆動歯車２１４が主軸駆動モータ２１５と駆
動連結され、主軸２００の軸線方向の送り移動に拘らず
外部配置の主軸駆動モータ２１５により主軸２００が回
転駆動されるようになっている。
【０００４】またワークテーブル等の各種移動台を線形
移動させる工作機械の送り装置には、送りねじ機構によ
るものとウォーム機構によるものとがよく知られてい
る。
【０００５】送りねじ機構によるものには、図１２に示
されている如く、移動台２２０に固定された送りナット
部材２２１と螺合する送りねじ軸２２２の回転により移
動台２２０を送りねじ軸２２２の軸線方向へ線形移動さ
せる型式のものと、図１３に示されている如く、移動台
２２０に回転可能に装着された送りナット部材２２１が
固定配置の送りねじ軸２２２に螺合し、送りナット部材
２２１の回転により移動台２２０を送りねじ軸２２２の
軸線方向へ線形移動させる型式のものとがある。
【０００６】図１２に示されている送りねじ軸回転式の
ものにおいては、送りねじ軸２２２がカップリング２２
３により一端部にて駆動モータ２２４と駆動連結され、
この外置きの駆動モータ２２４により送りねじ軸２２２
が回転駆動され、図１３に示されている送りナット回転
式のものにおいては、送りナット部材２２１が移動台２
２０に搭載された駆動モータ２２４と駆動連結され、こ
の駆動モータ２２４により送りナット部材２２１が回転
駆動される。
【０００７】またウォーム機構によるものにおいては、
移動台に一直線状に設けられたウォーム用ラック部材に
ウォームが噛合し、このウォームを外部よりモータによ
り回転駆動することにより、移動台をウォーム用ラック
部材の延在方向へ線形移動させるようになっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】図９に示されている如
き主軸２００の後端部に主軸駆動モータ２０１を有する
型式の主軸装置においては、主軸２００の後側に主軸駆
動モータ２０１が配備されるため、主軸装置の軸長が長
くなり、これは主軸装置ばかりでなく、この主軸装置を
組み込まれる工作機械の外形寸法を大きくすることにな
る。また主軸２００の後側に主軸駆動モータ２０１があ
ると、主軸２００の後端側が開放されず、主軸２００に
例えば工具を把持するコレットチャック等の把持装置を
組み込むことが困難になる。
【０００９】図１０に示されている如きビルドインモー
タによる主軸装置においては、上述の如き問題を生じる
ことがないが、ロータ２０２をロータシャフト２０３に
焼きばめするため、焼きばめ後に熱変形を除去する後加
工をロータ２０２に施こす必要があり、またロータ２０
２に巻線があると、これの発熱により主軸２００が温度
上昇し、この熱影響により機械精度が低下し、またくさ
びリング２０５によるロータシャフト２０３と主軸２０
０との摩擦締結が不安定になる虞れがある。
【００１０】またロータ２０２が永久磁石の組合せによ
り構成されている同期モータや、かご形の誘導モータで
ある場合は、ロータ２０２に作用する遠心力による破壊
の限界条件によりモータの、換言すれば主軸２００の最
大回転数に制約があり、またこの種のモータのロータ２
０２は、均質な内部構造にならず、高速回転時の動バラ
ンスが悪いと云う欠点がある。
【００１１】またビルドインモータ２０８による主軸装
置は、何れのものも部品構成が複雑で、組立、分解に時
間がかかり、解体も面倒で、保守性に問題がある。
【００１２】図１１に示されてる如き送り機構付きの主
軸装置においては、主軸２００自体が軸線方向へ送り移
動するから、主軸頭を送り移動させる必要がなくなり、
あるいは主軸２００自体の送り移動と主軸頭の送り移動
との組合せ送りにより多様に主軸送りを具現できるが、
しかしこれにおいては、主軸２００が何れの軸線方向移
動位置にあっても主軸２００に外部より回転力を与える
ために、主軸２００の送り移動量に応じた長さのキー溝
２１６、あるいはスプライン等の滑り伝達機構が必要で
あり、これは、主軸２００の機械的強度を低下させた
り、動バランスを低下させたりする原因になる。
【００１３】また主軸２００を外部より回転駆動してい
るため、その回転駆動系に歯車等による動力伝達機構が
必要で、動力伝達に損失がある。
【００１４】また送り機構付きの主軸装置においては、
主軸２００の後方に送りねじ２１０を回転駆動する軸送
り用モータ２０９が配置されるため、主軸装置の軸長が
長くなり、これも主軸装置ばかりでなく、この主軸装置
を組み込まれる工作機械の外形寸法を大きくすることに
なる。
【００１５】図１２に示されている送りねじ軸回転式の
ものにおいては、カップリング２２３等により送りねじ
軸２２２と駆動モータ２２４とを駆動連結しているた
め、部品点数が多く、また駆動モータ２２４が送りねじ
軸２２２の端部に突出した形態になり、機構寸法が大き
くなる欠点がある。また送りねじ軸２２２と駆動モータ
２２４の出力軸との軸心合わせを行う必要があり、これ
が厳格に行われないと回転振動の原因になり、移動台２
２０の送り精度を低下させることになる。また送りねじ
軸２２２の形状寸法が大きくなると、慣性力が大きくな
り、移動台２２０の位置決め制御が困難になる。
【００１６】図１３に示されている送りナット回転式の
ものにおいては、送りナット部材２２１の側部に駆動モ
ータ２２４が配置され、この駆動モータ２２４と送りナ
ット部材２２１とを駆動連結する必要があるから、やは
り部品点数が多く、また移動台２２０に駆動モータ２２
４が搭載されるので、そのスペースが必要になる。
【００１７】またウォーム機構によるものにおいても、
ウォームの軸線方向端部にウォーム駆動用のモータが別
置きされるから、ウォームとモータの出力軸との軸心合
わせの問題が送りねじ軸回転式のものと同様に生じ、ま
たそのモータ配置のためのスペースが必要になる。
【００１８】本発明は、従来の主軸装置に於ける上述の
如き問題点に着目してなされたものであり、軸長が長く
なることがなく、多くの構成部品を必要とすることなく
構造簡単にして状態安定性、組立分解性、保守性に優
れ、また高速回転時の動バランス性に優れ、しかも主軸
自体が軸線方向に送り移動する型式とされても主軸に対
する回転力の伝達のために滑り伝達機構や歯車等による
動力伝達機構を必要としない主軸装置、およびカップリ
ング等を必要とすることがなく、モータの出力軸と送り
ねじ軸の如き被回転部材との軸心合わせを特別に行う必
要がなく、しかもモータ配置のために大きくスペースを
必要とすることがない小型化設計に適した送り装置を含
む工作機械の軸回転駆動装置を提供することを目的とし
ている。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上述の如き目的を達成す
るために、本発明による工作機械の軸回転駆動装置は、
工具あるいは被加工物を回転させる主軸装置を含む工作
機械の軸回転駆動装置において、工具あるいは被加工物
を回転させる工作機械の主軸装置において、主軸自体ま
たは主軸と嵌合する回転スリーブ自体の軸線方向の少な
くとも一部をモータのロータとされ、このロータに対応
する部分にステータが固定配置され、主軸自体または回
転スリーブ自体をロータとする主軸回転駆動用モータが
構成されていることを特徴としている。
【００２０】本発明による上述の工作機械の軸回転駆動
装置においては、前記主軸または前記回転スリーブが軸
線方向に移動可能に設けられ、前記ロータは前記主軸ま
たは前記回転スリーブの軸線方向移動に拘らず前記ステ
ータと対応する軸長に亘って形成されていてよい。
【００２１】また上述の如き目的を達成するために、本
発明による工作機械の軸回転駆動装置は、工具あるいは
被加工物を回転させる主軸装置を含む工作機械の軸回転
駆動装置において、軸線方向に移動可能に設けられた主
軸または主軸と嵌合する回転スリーブを有し、前記主軸
自体または前記回転スリーブ自体の軸線方向の少なくと
も一部を所定の軸長に亘って主軸回転駆動用モータのロ
ータとされ、この主軸回転駆動用モータのロータに対応
する部分にステータが固定配置されて主軸自体または回
転スリーブ自体をロータとする主軸回転駆動用モータが
構成され、前記主軸または前記回転スリーブは送りねじ
軸部を有し、前記送りねじ軸部には送りナット部材が螺
合し、前記送りナット部材は軸送り用モータのロータと
され、この軸送り用モータのロータに対応する部分にス
テータが固定配置されて送りナット部材自体をロータと
する軸送り用モータが構成されていることを特徴として
いる。
【００２２】本発明による上述の工作機械の軸回転駆動
装置においては、前記主軸回転駆動用モータのロータは
前記主軸または前記回転スリーブの軸線方向移動に拘ら
ず前記主軸回転駆動用モータのステータと対応する軸長
に亘って形成されていてよい。
【００２３】また上述の如き目的を達成するために、本
発明による工作機械の軸回転駆動装置は、移動台に固定
された送りナット部材と螺合する送りねじ軸の回転によ
り前記移動台を前記送りねじ軸の軸線方向へ線形移動さ
せる送り装置を含む工作機械の軸回転駆動装置におい
て、前記送りねじ軸の軸線方向の一部が送りねじ軸回転
駆動用モータのロータとされ、このロータに対応する部
分にステータが固定配置されて前記送りねじ軸自体をロ
ータとする送りねじ軸回転駆動用モータが構成されてい
ることを特徴としている。
【００２４】また上述の如き目的を達成するために、本
発明による工作機械の軸回転駆動装置は、移動台に回転
可能に装着された送りナット部材が固定配置の送りねじ
軸に螺合し、前記送りナット部材の回転により前記移動
台を前記送りねじ軸の軸線方向へ線形移動させる送り装
置を含む工作機械の軸回転駆動装置おいて、前記送りナ
ット部材が送りナット部材回転駆動用モータのロータと
され、このロータに対応する部分にステータが固定配置
されて前記送りナット部材自体をロータとする送りナッ
ト部材回転駆動用モータが構成されていることを特徴と
している。
【００２５】また上述の如き目的を達成するために、本
発明による工作機械の軸回転駆動装置は、移動台に一直
線上に設けられたウォーム用ラック部材にウォームが噛
合し、前記ウォームの回転により前記移動台を前記ウォ
ーム用ラック部材の延在方向へ線形移動させる送り装置
を含む工作機械の軸回転駆動装置において、前記ウォー
ムの軸部がウォームねじ軸回転駆動用モータのロータと
され、このロータに対応する部分にステータが固定配置
されて前記ウォーム自体をロータとするウォーム回転駆
動用モータが構成されていることを特徴としている。
【００２６】本発明による工作機械の軸回転駆動装置に
おいては、前記ロータは外部より磁気異方性磁化される
磁気異方性ロータであり、前記ステータは前記磁気異方
性ロータを磁気異方性磁化させる磁化手段を含んでいて
よい。
【００２７】
【作用】上述の如き構成によれば、主軸または回転スリ
ーブ自体を磁気異方性等によるロータとする主軸回転駆
動用モータが主軸または回転スリーブの軸周りに構成さ
れ、この主軸回転駆動用モータにより主軸または回転ス
リーブが直接回転駆動される。
【００２８】主軸または回転スリーブがなすロータは主
軸または回転スリーブの軸線方向移動に拘らずステータ
と対応する軸長に亘って形成されていることにより、主
軸または回転スリーブが軸線方向に移動しても上述の主
軸回転駆動用モータの構成が維持され、主軸または回転
スリーブの軸線方向移動に拘らず主軸または回転スリー
ブが直接回転駆動される。
【００２９】また送りナット部材自体を磁気異方性等に
よるロータとする軸送り用モータが送りナット部材の軸
周りに構成され、この軸送りモータにより送りナット部
材が直接回転駆動され、軸送り用モータによる送りナッ
ト部材の回転数と主軸回転駆動用モータによる主軸また
は回転スリーブの回転数の相対差により主軸または回転
スリーブが軸線方向へ前進あるいは後退移動する。
【００３０】また送りねじ軸、送りナット部材、あるい
はウォームの軸部自体を磁気異方性等によるロータとす
るモータが送りねじ軸、送りナット部材、あるいはウォ
ームの軸部の軸周りに構成され、このモータにより送り
ねじ軸、送りナット部材、あるいはウォームが直接回転
駆動される。
【００３１】
【実施例】以下に本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。
【００３２】図１は本発明による工作機械の軸回転駆動
装置の一実施例を示している。図１において、符号１は
主軸を示している。主軸１は軸受スリーブ３により軸線
方向に移動可能に且つ回転可能に支持され、軸受スリー
ブ３は軸受５により固定側部材７より回転可能に支持さ
れている。
【００３３】主軸１は先端部（図１にて左端部）に工具
取付部９を有している。主軸１は、後端側軸部１１を中
空軸とされ、後端部（図１にて右端部）にボールナット
１３が装着されている。ボールナット１３には主軸１と
同軸に設けられたボールねじ軸１５が螺合している。ボ
ールねじ軸１５は、図示されていないモータにより回転
駆動され、ボールナット１３との螺合関係により主軸１
を軸線方向に送り駆動する。
【００３４】主軸１の後端側軸部１１はその軸部自体を
磁気スリット形成等により磁気異方性を備えた磁気異方
性ロータ１７とされている。磁気異方性ロータ１７は、
主軸１の軸部そのものであるから、質量的均質性に優れ
たものになる。
【００３５】この磁気異方性ロータ１７に対応する部分
にはステータ１９が固定配置されており、磁気異方性ロ
ータ１７とステータ１９とにより同期モータによる主軸
回転駆動用モータ２１が構成されている。
【００３６】ステータ１９は、鉄心１９ａと電機子巻線
１９ｂ以外に、磁気異方性ロータ１７を磁気異方性磁化
させる磁化手段として界磁巻線１９ｃを有している。
【００３７】磁気異方性ロータ１７の軸長Ｌｒはステー
タ１９の軸線方向長さＬｓより長く、磁気異方性ロータ
１９は主軸１の軸線方向移動に拘らずステータ１９と対
応し、これにより主軸１が軸線方向に移動しても主軸回
転駆動用モータ２１の構成が維持される。
【００３８】上述の如き構成によれば、主軸１自体を磁
気異方性ロータ１７とする主軸回転駆動用モータ２１が
主軸１の軸周りに構成され、この主軸回転駆動用モータ
２１により主軸１が直接回転駆動される。
【００３９】磁気異方性ロータ１７は主軸１の軸線方向
移動に拘らずステータ１９と対応する軸長に亘って形成
されていることにより、主軸１が軸線方向に移動しても
主軸回転駆動用モータ２１の構成が維持されるから、主
軸１が軸線方向に移動しても回転駆動用モータ２１によ
り主軸１が直接回転駆動される。
【００４０】図２は本発明による軸回転駆動装置を立旋
盤のロータリテーブル駆動用の主軸装置として適用した
実施例を示している。尚、図２において図１に対応する
部分は図１に付した符号と同一の符号により示されてい
る。
【００４１】図２において符号３１はロータリテーブル
を示しており、ロータリテーブル３１はクロストローラ
３３によりベッド３５より垂直軸周りに回転可能に支持
されている。
【００４２】ロータリテーブル３１の中心部には竪軸と
しての主軸１がキー３７によりキー結合している。主軸
１は、軸受３９によりベッド３５より回転可能に支持さ
れており、下端側の軸部自体を磁気異方性ロータ１７と
されている。
【００４３】この場合も磁気異方性ロータ１７に対応す
る部分にはステータ１９が固定配置されており、磁気異
方性ロータ１７とステータ１９とにより同期モータによ
る主軸回転駆動用モータ２１が構成されている。
【００４４】従ってこの場合は、主軸１自体を磁気異方
性ロータ１７とする主軸回転駆動用モータ２１が主軸１
の軸周りに構成され、この主軸回転駆動用モータ２１に
よる主軸１の直接回転駆動によりロータリテーブル３１
が直接的に回転駆動される。図３は本発明による軸回転
駆動装置を門形マシニングセンタ等の主軸装置として適
用した実施例を示している。尚、図３においても図１に
対応する部分は図１に付した符号と同一の符号により示
されている。図３において、符号４１は回転スリーブ支
持筒体を示しており、回転スリーブ支持筒体４１はバラ
ンスシリンダ装置４３によりサドル４５より押し上げ式
に支持されている。
【００４５】回転スリーブ支持筒体４１は回転スリーブ
４７を軸受４９により回転可能に支持している。回転ス
リーブ支持筒体４１の下部には主軸支持体５１が装着さ
れており、主軸支持体５１は軸受５３によって主軸１を
回転可能に支持している。回転スリーブ４７は、主軸１
と嵌合しており、主軸１を一体的に回転駆動する。
【００４６】回転スリーブ４７と主軸１には主軸１の先
端部に設けられたコレットチャック５５の操作軸５７が
軸線方向に貫通しており、操作軸５７は回転スリーブ４
７の上端に装着されたチャック駆動用流体圧シリンダ装
置５９と駆動連結されている。
【００４７】また主軸支持体５１には副軸６１が設けら
れており、副軸６１は、ベベル歯車６３、６５により主
軸１と駆動連結され、主軸１により回転駆動される。回
転スリーブ４７はそのスリーブ軸部自体を磁気異方性ロ
ータ１７とされている。
【００４８】この場合も磁気異方性ロータ１７に対応す
る部分にはステータ１９が固定配置されており、磁気異
方性ロータ１７とステータ１９とにより同期モータによ
る主軸回転駆動用モータ２１が構成されている。
【００４９】従ってこの場合は、回転スリーブ４７自体
を磁気異方性ロータ１７とする主軸回転駆動用モータ２
１が回転スリーブ４７の軸周りに構成され、この主軸回
転駆動用モータ２１による回転スリーブ４７の直接回転
駆動により主軸１が直接的に回転駆動される。
【００５０】図４、図５は本発明による工作機械の軸回
転駆動装置の他の実施例を示している。尚、図４、図５
において図１に対応する部分は図１に付した符号と同一
の符号により示されている。
【００５１】この実施例においても主軸１の後端側軸部
１１はその軸部自体を磁気異方性を備えた磁気異方性ロ
ータ１７とされ、この磁気異方性ロータ１７に対応する
部分には鉄心１７ａと電機子巻線１７ｂと界磁巻線１７
ｃとを含むステータ１７が固定配置され、磁気異方性ロ
ータ１７とステータ１９とにより同期モータによる主軸
回転駆動用モータ２１が構成されている。
【００５２】この場合も磁気異方性ロータ１７の軸長Ｌ
ｒはステータ１９の軸線方向長さＬｓより長く、磁気異
方性ロータ１７は主軸１の軸線方向移動に拘らずステー
タ１９と対応し、これにより主軸１が軸線方向に移動し
ても主軸回転駆動用モータ２１の構成が維持される。
【００５３】主軸１の最後端軸部６７は軸送り用のボー
ルねじ軸等による送りねじ軸６９として構成されてお
り、送りねじ軸６９にはボールナット等による送りナッ
ト部材７１が螺合している。
【００５４】送りナット部材７１はそれ自体を磁気スリ
ット形成等により磁気異方性を備えた磁気異方性ロータ
７３とされている。この磁気異方性ロータ７３に対応す
る部分にはステータ７５が固定配置されており、磁気異
方性ロータ７３とステータ７５とにより同期モータによ
る軸送り用モータ７７が構成されている。
【００５５】ステータ７５は、鉄心７５ａと電機子巻線
７５ｂ以外に、磁気異方性ロータ７３を磁気異方性磁化
させる磁化手段として界磁巻線７５ｃを有している。
【００５６】上述の如き構成によれば、主軸１自体を磁
気異方性ロータ１３とする主軸回転駆動用モータ２１が
主軸１の軸周りに構成され、この主軸回転駆動用モータ
２１により主軸１が直接回転駆動され、また送りナット
部材７１自体を磁気異方性ロータ７３とする軸送り用モ
ータ７７により送りナット部材７１が直接回転駆動され
る。
【００５７】主軸回転駆動用モータ２１と軸送り用モー
タ７７とが同一回転数にて同方向へ回転駆動されている
場合には、送りねじ軸６９と送りナット部材７１とが相
対回転変位しないから、主軸１が回転駆動されるだけ
で、主軸１が軸線方向へ移動することはない。
【００５８】軸送り用モータ７７が主軸回転駆動用モー
タ２１の回転方向と同方向に主軸回転駆動用モータ２１
より低速回転駆動された場合には、送りねじ軸６９が送
りナット部材７１に対して正回転方向へ相対回転変位
し、これにより主軸１が回転駆動されながら図４にて左
方へ前進送り軸移動する。
【００５９】これに対して軸送り用モータ７７が主軸回
転駆動用モータ２１の回転方向と同方向に主軸回転駆動
用モータ２１より高速回転駆動された場合には、送りね
じ軸２１が送りナット部材２３に対して逆回転方向へ相
対回転変位し、これにより主軸１が回転駆動されながら
図４にて右方へ後退送り軸移動する。
【００６０】これらの主軸１の軸送り速度は軸送り用モ
ータ７７と主軸回転駆動用モータ２１との回転数差によ
り定量的に微調整される。
【００６１】尚、上述の実施例においては、軸送り用モ
ータ７７と主軸回転駆動用モータ２１による軸送り機構
が主軸１に構成されているが、本発明はこれに限定され
ることはなく、これらは主軸と嵌合する回転スリーブに
同様に構成されてもよい。
【００６２】図６は本発明による工作機械の軸回転駆動
装置の他の実施例を示している。図６において、符号８
１は送りねじ軸を示しており、送りねじ軸８１は両端を
各々軸受８３により固定側部材８５より回転可能に支持
されている。送りねじ軸８１には移動台８７に固定装着
された送りナット部材８９が螺合している。
【００６３】移動台８７は送りねじ軸８１の回転により
送りねじ軸８１と送りナット部材８９との螺合関係によ
って送りねじ軸８１の軸線方向、即ち図６にて左右方向
へ線形移動する。
【００６４】送りねじ軸８１の端部近傍の軸部９１はそ
の軸部自体を磁気スリット等により磁気異方性を備えた
磁気異方性ロータ９３とされている。
【００６５】この磁気異方性ロータ９３に対応する部分
には支持部材９５によってステータ９７が固定配置され
ており、磁気異方性ロータ９３とステータ９７とにより
同期モータによる送りねじ軸回転駆動用モータ９９が構
成されている。
【００６６】ステータ９５は、上述の実施例と同様に、
鉄心と電機子巻線以外に、磁気異方性ロータ９３を磁気
異方性磁化させる磁化手段として界磁巻線を有してい
る。
【００６７】上述の如き構成によれば、送りねじ軸８１
自体を磁気異方性ロータ９３とする送りねじ軸回転駆動
用モータ９９が送りねじ軸８１の軸周りに構成され、こ
の送りねじ軸回転駆動用モータ９９により送りねじ軸８
１が直接回転駆動され、この回転により移動台８７が図
１にて左右方向へ線形移動する。
【００６８】図７は本発明による本発明による工作機械
の送り装置の他の実施例を示している。尚、図７におい
て図６に対応する部分は図６に付した符号と同一の符号
により示されている。
【００６９】この実施例においては、送りねじ軸８１が
両端にてブラケット１０１により固定側部材８５と固定
連結され、固定側部材８５上に固定配置されている。
【００７０】移動台８７には軸受ケース１０３が取り付
けられており、軸受ケース１０３は軸受１０５により送
りナット部材８９を回転可能に支持している。
【００７１】送りナット部材８９は、送りねじ軸８１と
螺合し、自身の回転により送りねじ軸８１との螺合関係
によって移動台８７を送りねじ軸８１の軸線方向、即ち
図７にて左右方向へ線形移動させる。
【００７２】送りナット部材８９はそれを磁気スリット
等により磁気異方性を備えた磁気異方性ロータ１０７と
されている。
【００７３】この磁気異方性ロータ１０７に対応する部
分には軸受ケース１０３によってステータ１０９が固定
配置されており、磁気異方性ロータ１０７とステータ１
０９とにより同期モータによる送りナット回転駆動用モ
ータ１１１が構成されている。
【００７４】この場合もステータ１０９は、鉄心と電機
子巻線以外に、磁気異方性ロータ１０７を磁気異方性磁
化させる磁化手段として界磁巻線を有している。
【００７５】上述の如き構成によれば、送りナット部材
８９自体を磁気異方性ロータ１０７とする送りナット回
転駆動用モータ１１１が送りナット部材８９の軸周りに
構成され、この送りナット回転駆動用モータ１１１によ
り送りナット部材８９が直接回転駆動され、この回転に
より移動台８７が図７にて左右方向へ線形移動する。図
８は本発明による本発明による工作機械の送り装置の他
の実施例を示している。尚、図８においても図６に対応
する部分は図６に付した符号と同一の符号により示され
ている。
【００７６】この実施例においては、移動台８７の下底
面に横断面形状が円弧凹状のウォームラック１１３が一
直線状に固定装着され、固定側部材８５に軸受１１５に
よりウォーム１１７が回転可能に設けられている。
【００７７】ウォーム１１７は、ウォームラック１１３
と噛合しており、自身の中心軸線の周りに回転すること
によりウォームラック１１３との噛合関係によって移動
台８７をウォームラック１１３の延在方向、即ち図８に
て左右方向へ線形移動させる。
【００７８】ウォーム１１７の軸部１１９はその軸部自
体を磁気スリット等により磁気異方性を備えた磁気異方
性ロータ１２１とされている。
【００７９】この磁気異方性ロータ１２１に対応する部
分には支持部材１２３によってステータ１２５が固定配
置されており、磁気異方性ロータ１２１とステータ１２
５とにより同期モータによるウォーム回転駆動用モータ
１２７が構成されている。
【００８０】この場合もステータ１２５は、鉄心と電機
子巻線以外に、磁気異方性ロータ１２１を磁気異方性磁
化させる磁化手段として界磁巻線を有している。
【００８１】上述の如き構成によれば、ウォーム１１７
の軸部１１９自体を磁気異方性ロータ１２１とするウォ
ーム回転駆動用モータ１２７がウォーム１２７の軸部１
１９の軸周りに構成され、このウォーム回転駆動用モー
タ１２７によりウォーム１１７が直接回転駆動され、こ
の回転により移動台８７が図８にて左右方向へ線形移動
する。
【００８２】尚、上述のウォームとウォームラックによ
る送り装置は、ピニオンとラックとによる送り装置にも
同様に適用される。ピニオンとラックとによる送り装置
の場合は、ラックを移動台の下底面に設け、このラック
に噛合するピニオンの軸部自体を磁気異方性ローラと
し、磁気異方性ローラに対応する部分にステータが固定
配置されればよい。
【００８３】以上においては、本発明を特定の実施例に
ついて詳細に説明したが、本発明は、これらに限定され
るものではなく、本発明の範囲内にて種々の実施例が可
能であることは当業者にとって明らかであろう。
【００８４】
【発明の効果】以上の説明から理解される如く、本発明
による工作機械の軸回転駆動装置によれば、主軸または
回転スリーブ自体を磁気異方性等によるロータとする主
軸回転駆動用モータが主軸または回転スリーブの軸周り
に構成され、この主軸回転駆動用モータにより主軸また
は回転スリーブが直接回転駆動されるから、主軸装置の
軸長が長くなることがなく、別部品としてのロータを主
軸または回転スリーブにキー等を用いて組み付ける必要
がなくなり、多くの構成部品を必要とすることなく構造
簡単にして優れた組立分解性、保守性が得られるように
なる。
【００８５】またロータが磁気異方性のロータである場
合は、ロータに巻線が設けられることがないから、ロー
タが発熱することがなく主軸の温度変化が抑えられ、こ
のことにより機械的精度が保たれ、またロータの均質性
により高速回転時の動バランス性が優れたものになり、
主軸の最大回転数の向上が図られる。
【００８６】また主軸または回転スリーブがなすロータ
が主軸または回転スリーブの軸線方向移動に拘らずステ
ータと対応する軸長に亘って形成されていることによっ
て主軸または回転スリーブが軸線方向に移動しても主軸
回転駆動用モータの構成が維持されることにより、主軸
または回転スリーブの軸線方向移動に拘らず主軸または
回転スリーブが直接回転駆動され、主軸自体が軸線方向
に送り移動する型式とされても、軸送り移動下の主軸ま
たは回転スリーブに対する回転力の伝達のために、滑り
キー、スプライン等による滑り伝達機構や歯車等による
動力伝達機構を必要とすることなく、効率よく主軸が回
転駆動されるようになる。
【００８７】また送りナット部材自体を磁気異方性等に
よるロータとする軸送り用モータが送りナット部材の軸
周りに構成され、軸送り用モータによる送りナット部材
の回転数と主軸回転駆動用モータによる主軸または回転
スリーブの回転数の相対差により主軸または回転スリー
ブが軸線方向へ前進あるいは後退移動することにより、
主軸または回転スリーブが軸送り用モータにより直接軸
送り駆動され、これにより誤差が少ない高精度の軸送り
が行れるようになり、しかも軸送り速度が軸送り用モー
タと主軸回転駆動用モータとの回転数差により定量的に
簡便に微調整されるようになる。
【００８８】また本発明による工作機械の軸回転駆動装
置によれは、送りねじ軸、送りナット部材、あるいはウ
ォームの軸部自体を磁気異方性等によるロータとするモ
ータが送りねじ軸、送りナット部材、あるいはウォーム
の軸部の軸周りに構成され、このモータにより送りねじ
軸、送りナット部材、あるいはウォームが直接回転駆動
されるから、モータと送りねじ軸等の接続にカップリン
グ等を必要とすることがなく部品点数の削減がなされ、
またモータの出力軸と送りねじ軸の如き被回転部材との
軸心合わせを特別に行う必要がなり、この軸心の不一致
により回転振動が発生することが未然に回避され、移動
台の送り精度を高精度に保つことができる。
【００８９】またモータ配置のために大きくスペースを
必要とすることがなくなり、工作機械の小型化設計の自
由度が増大する。
【００９０】また送りねじ軸の形状寸法を大きくことが
なく、これにより送りねじ軸の慣性力が大きくなること
がなく、移動台の位置決め制を困難にものになることが
ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による工作機械の軸回転駆動装置を主軸
装置に適用した一実施例を示す概略構成図である。
【図２】本発明による軸回転駆動装置を立旋盤のロータ
リテーブル駆動用の主軸装置として適用した実施例を示
す概略構成図である。
【図３】本発明による軸回転駆動装置を門形マシニング
センタ等の主軸装置として適用した実施例を示す概略構
成図である。
【図４】本発明による工作機械の軸回転駆動装置を主軸
装置に適用した他の実施例を示す概略構成図である。
【図５】本発明による主軸装置の軸回転駆動装置を主軸
装置に適用した他の実施例を示す部分断面斜視図であ
る。
【図６】本発明による工作機械の軸回転駆動装置を送り
装置に適用した一実施例を示す概略構成図である。
【図７】本発明による工作機械の軸回転駆動装置を送り
装置に適用した他の実施例を示す概略構成図である。
【図８】本発明による工作機械の軸回転駆動装置を送り
装置に適用した他の実施例を示す概略構成図である。
【図９】主軸の後端に主軸回転駆動用モータが配置され
た主軸装置の従来例を示す概略構成図である。
【図１０】ビルドインモータによる主軸装置の従来例を
示す縦断面図である。
【図１１】送り機構付きの主軸装置の従来例を示す概略
構成図である。
【図１２】送りねじ軸回転式の送り装置の従来例を示す
概略構成図である。
【図１３】送りナット回転式の送り装置の従来例を示す
概略構成図である。
【符号の説明】
１ 主軸 ３ 軸受スリーブ ９ 工具取付部 １３ 送りナット １５ 送りねじ軸 １７ 磁気異方性ロータ １９ ステータ ２１ 主軸回転駆動用モータ ３１ ロータリテーブル ４７ 回転スリーブ ６９ 送りねじ軸 ７１ 送りナット部材 ７３ 磁気異方性ロータ ７５ ステータ ７７ 軸送り用モータ ８１ 送りねじ軸 ８７ 移動台 ８９ 送りナット部材 ９３ 磁気異方性ロータ ９７ ステータ ９９ 送りねじ軸回転駆動用モータ １０７ 磁気異方性ロータ １０９ ステータ １１１ 送りナット回転駆動用モータ １１３ ウォームラック １１７ ウォーム １２１ 磁気異方性ロータ １２５ ステータ １２７ ウォーム回転駆動用モータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田上 眞 静岡県沼津市大岡2068の３ 東芝機械株式 会社沼津事業所内 (72)発明者 熊本 聰 静岡県沼津市大岡2068の３ 東芝機械株式 会社沼津事業所内 (72)発明者 和久田 昌則 静岡県沼津市大岡2068の３ 東芝機械株式 会社沼津事業所内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 工具あるいは被加工物を回転させる主軸
    装置を含む工作機械の軸回転駆動装置において、 主軸自体または主軸と嵌合する回転スリーブ自体の軸線
    方向の少なくとも一部がモータのロータとされ、このロ
    ータに対応する部分にステータが固定配置され、主軸自
    体または回転スリーブ自体をロータとする主軸回転駆動
    用モータが構成されていることを特徴とする工作機械の
    軸回転駆動装置。
  2. 【請求項２】 前記主軸または前記回転スリーブが軸線
    方向に移動可能に設けられ、前記ロータは前記主軸また
    は前記回転スリーブの軸線方向移動に拘らず前記ステー
    タと対応する軸長に亘って形成されていることを特徴と
    する請求項１に記載の工作機械の軸回転駆動装置。
  3. 【請求項３】 工具あるいは被加工物を回転させる主軸
    装置を含む工作機械の軸回転駆動装置において、 軸線方向に移動可能に設けられた主軸または主軸と嵌合
    する回転スリーブを有し、前記主軸自体または前記回転
    スリーブ自体の軸線方向の少なくとも一部が所定の軸長
    に亘って主軸回転駆動用モータのロータとされ、この主
    軸回転駆動用モータのロータに対応する部分にステータ
    が固定配置されて主軸または回転スリーブ自体をロータ
    とする主軸回転駆動用モータが構成され、前記主軸自体
    または前記回転スリーブは送りねじ軸部を有し、前記送
    りねじ軸部には送りナット部材が螺合し、前記送りナッ
    ト部材は軸送り用モータのロータとされ、この軸送り用
    モータのロータに対応する部分にステータが固定配置さ
    れて送りナット部材自体をロータとする軸送り用モータ
    が構成されていることを特徴とする工作機械の軸回転駆
    動装置。
  4. 【請求項４】 前記主軸回転駆動用モータのロータは前
    記主軸または前記回転スリーブの軸線方向移動に拘らず
    前記主軸回転駆動用モータのステータと対応する軸長に
    亘って形成されていることを特徴とする請求項３に記載
    の工作機械の軸回転駆動装置。
  5. 【請求項５】 移動台に固定された送りナット部材と螺
    合する送りねじ軸の回転により前記移動台を前記送りね
    じ軸の軸線方向へ線形移動させる送り装置を含む工作機
    械の軸回転駆動装置において、 前記送りねじ軸の軸線方向の一部が送りねじ軸回転駆動
    用モータのロータとされ、このロータに対応する部分に
    ステータが固定配置されて前記送りねじ軸自体をロータ
    とする送りねじ軸回転駆動用モータが構成されているこ
    とを特徴とする工作機械の軸回転駆動装置。
  6. 【請求項６】 移動台に回転可能に装着された送りナッ
    ト部材が固定配置の送りねじ軸に螺合し、前記送りナッ
    ト部材の回転により前記移動台を前記送りねじ軸の軸線
    方向へ線形移動させる送り装置を含む工作機械の軸回転
    駆動装置において、 前記送りナット部材が送りナット部材回転駆動用モータ
    のロータとされ、このロータに対応する部分にステータ
    が固定配置されて前記送りナット部材自体をロータとす
    る送りナット部材回転駆動用モータが構成されているこ
    とを特徴とする工作機械の軸回転駆動装置。
  7. 【請求項７】 移動台に一直線状に設けられたウォーム
    用ラック部材にウォームが噛合し、前記ウォームの回転
    により前記移動台を前記ウォーム用ラック部材の延在方
    向へ線形移動させる送り装置を含む工作機械の軸回転駆
    動装置において、 前記ウォームの軸部がウォームねじ軸回転駆動用モータ
    のロータとされ、このロータに対応する部分にステータ
    が固定配置されて前記ウォーム自体をロータとするウォ
    ーム回転駆動用モータが構成されていることを特徴とす
    る工作機械の軸回転駆動装置。
  8. 【請求項８】 前記ロータは外部より磁気異方性磁化さ
    れる磁気異方性ロータであり、前記ステータは前記磁気
    異方性ロータを磁気異方性磁化させる磁化手段を含んで
    いることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の工
    作機械の軸回転駆動装置。
JP4325211A 1992-12-04 1992-12-04 工作機械の軸回転駆動装置 Pending JPH06170676A (ja)

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