JPH0630324Y2 - モ−タ内蔵型工作機械のロ−タ支持構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、主軸駆動用モータを主軸の外周に装着したモ
ータ内蔵型工作機械において、該モータのロータを支持
するための構造に関し、特に該ロータの支持用軸受の寿
命の改善に関する。

〔従来の技術〕

主軸を高速化した場合、主軸駆動用モータの回転を歯車
を介して主軸に伝達するような従来機構では、発熱，騒
音及び振動等の問題が生じる。この問題を避けるため最
近では、主軸の外周に主軸駆動用可変速モータを装着し
てなる、いわゆるビルトインモータを採用したモータ内
蔵型工作機械が提供されている。しかしながらこの場
合、モータによる直接駆動であるので、低速時に充分な
トルクが得られない問題がある。

そこで低速時のトルクを確保できるようにするため、従
来、例えば第２図に示す変速装置を設けたモータ内蔵型
工作機械がある。図において、主軸１は、主軸軸受１
ａ，１ｂを介してフレーム２で回転自在に支持され、か
つ主軸駆動用モータ３のロータ４が固定されたモータ軸
５内を挿通しており、該モータ軸５はモータ軸受５ａ，
５ｂを介してフレーム２で回転自在に軸支されている。
また該モータ軸５の先端に固定されたクラッチギヤ６に
は変速歯車群７の駆動歯車７ａが噛合しており、該駆動
歯車７ａはクラッチ部材７ｂ，中間歯車７ｃ，７ｄを介
して、主軸１に固定された従動歯車９に連結されてい
る。そして主軸１のクラッチギヤ６部分の側方にはクラ
ッチ部材８が摺動自在に装着されており、該クラッチ部
材８及び上記クラッチ部材７ｂは図示しないシフタで移
動される。

この従来装置では、高速時にはクラッチ部材７ｂと中間
歯車７ｃとを切り離すとともに、クラッチ部材８をクラ
ッチギヤ６と噛合させることによって、モータ軸５即ち
ロータ４を主軸１に直結し、また低速時にはクラッチ部
材８とクラッチギヤ６とを切り離すとともに、クラッチ
部材７ｂと中歯車７ｃとを噛合させることによって、ロ
ータ４を変速歯車群７を介して主軸１に接続するように
している。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら上記従来装置では、特にモータ軸５を支持
する軸受５ａ，５ｂの寿命が短いという問題がある。即
ち、主軸１の軸受１ａ，１ｂについては、直結時以外は
低速回転であるとともに、高速回転に耐え得る適当な潤
滑構造が採用できることからあまり問題ない。しかし、
モータ軸５を支持するロータ軸受５ａ，５ｂについて
は、常時高速回転するとともに、モータ３の構造上、効
果的で低コストの潤滑構造の採用は困難であり、結局軸
受寿命が短いか、潤滑機構のコストが高いかの問題があ
った。

そこで本考案の目的は、上記従来の問題点を解決でき、
ロータを回転自在に支持するためのロータ軸受の回転速
度を低減して軸受寿命を延長できるモータ内蔵型工作機
械のロータ支持構造を提供する点にある。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は、主軸駆動用モータを主軸を囲むように装着
し、高速時は該モータのロータと主軸とを直結し、低速
時は該ロータと主軸とを減速機構を介して接続するよう
にしたモータ内蔵型工作機械において、上記主軸を複数
の主軸軸受を介してフレームで回転自在に支持するとと
もに、上記ロータをロータ軸受を介して上記主軸で回転
自在に支持したことを特徴とするロータ支持構造であ
る。

〔作用〕

本考案のロータ支持構造では、ロータ支持用軸受をロー
タと主軸との間に介設したので、該ロータ軸受の回転速
度はロータと主軸との回転速度の差になる。高速時には
ロータが主軸と直結されるから、両者の相対速度は零で
あり、ロータ支持用軸受は全く回転しない。また低速時
にはロータは減速機構を介して主軸と接続され、両者の
相対速度はその減速比に応じたものとなり、それだけロ
ータ軸受けの回転速度は低速となる。

このように本考案のロータ軸受は、高速時，低速時のい
ずれにおいても上記従来構造とくらべて非常に低速で回
転することとなり、コスト高の潤滑機構を採用しなくて
も、その寿命を延長できる。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を図について説明する。

第１図は本考案の一実施例を示し、本実施例は立てフラ
イスの主軸頭に適用した例である。

図において、１１は立てフライス盤の主軸頭であり、該
主軸願頭１１のボディ１２内には円筒状のスピンドル
（主軸）１３が挿入されており、該スピンドル１３は複
数の主軸軸受１３ｂ，１３ｃを介してボディ１２で回転
自在に支持されている。このスピンドル１３の下端には
工具保持穴１３ａが形成されており、これに挿入された
工具ホルダ１４の上端にはドローバー１５の下端に装着
されたコレット１６が係脱自在となっている。

そして上記スピンドル１３の上部には駆動モータ１７が
装着されている。この駆動モータ１７のステータ１８を
保持するケーシング１９は上記主軸頭１１のボディ１２
に固定されており、該ステータ１８内にはロータ２０が
回転自在に配置されている。該ロータ２０内に挿通固定
されたモータ軸２０ｃ内に上記スピンドル１３が挿通さ
れおり、該モータ軸２０ｃの上下端部はロータ軸受２０
ａ，２０ｂを介してスピンドル１３で回転自在に支持さ
れている。またこのモータ軸２０ｃの下端面には小径の
駆動ギヤ２１が固定ボルト２１ｂで締め付け固定されて
おり、該駆動ギヤ２１の内周面には係合用内歯２１ａが
形成されている。

また上記スピンドル１３の上記駆動ギヤ２１と対向する
位置には、環状のクラッチ部材２２が軸方向に摺動自在
に装着されており、該クラッチ部材２２とスピンドル１
３とはスライドキー２３で結合されている。また、この
クラッチ部材２２の上端には係合用外歯２２ａが上記係
合用内歯２１ａと係脱可能に形成されている。さらに上
記スピンドル１３のクラッチ部材２２下方には大径の従
動ギヤ２４が固着されており、該従動ギヤ２４と上記ク
ラッチ部材２２との間には付勢ばね２５が介設されてお
り、これによりクラッチ部材２２は常時駆動ギヤ２１と
係合するよう付勢されている。

上記スピンドル１３の側方には変速軸２７が該スピンド
ル１３と平行に、かつ軸方向に移動可能に配置されてお
り、該変速軸２７の上端は図示しない変速用駆動シリン
ダに連結されている。また、この変速軸２７には減速ギ
ヤ２８が軸受２９ａ，２９ｂで回転自在に装着されてい
る。この減速ギヤ２８は、上端に大歯車２８ａを、下端
に小歯車２８ｂをそれぞれ固定してなり、この大，小歯
車２８ａ，２８ｂは上記変速軸２７を図示実線で示す変
速時位置に移動させると、それぞれ上記駆動ギヤ２１，
従動ギヤ２４と噛合し、図示二点鎖線で示す直結時位置
に移動させると、上記噛合が外れるようになっている。

また、上記減速ギヤ２８と上記クラッチ部材２２とはシ
フタ３１で連結されている。このシフタ３１は平面視楕
円状のもので、その外側部分３１ａはシフタ軸受３０を
介して減速ギヤ２８の大，小歯車２８ａ，２８ｂ間部分
に装着されており、その内側部分３１ｂは上記クラッチ
部材２２に、これに嵌合固着されたクラッチ軸受２２ｂ
の外周との間に所定の隙間をあけて装着されている。こ
れにより、上記変速軸２７を移動させると、このシスタ
３１が減速ギヤ２８によって移動され、これに伴ってク
ラッチ部材２２を移動させるように構成されている。

次に本実施例の作用効果について説明する。

本実施例装置において、高速時には変速軸２７を変速用
駆動シリンダにより上昇（図示右方向）させる。すると
減速ギヤ２８が図示二点鎖線で示す直結時位置に移動
し、該減速ギヤ２８の大，小歯車２８ａ，２８ｂと、駆
動ギヤ２１，従動ギヤ２４との噛合が外れるとともに、
シフタ３１によってクラッチ部材２２が上昇されてその
外歯２２ａが駆動ギヤ２１の内歯２１ａと噛合する。そ
してこの場合クラッチ部材２２は付勢ばね２５で駆動ギ
ヤ２１の背面のストッパ２１ｃに当接するよう付勢さ
れ、そのためシフタ３１の内側部分３１ｂと上側のクラ
ッチ軸受２２ｂのアウタレースとの間には軸方向に僅か
な隙間ができている。

このようにして、高速時にはロータ２０はモータ軸２０
ｃ，駆動ギア２１及びクラッチ部材２２を介してスピン
ドル１３と直結され、その結果、ロータ２０の回転に
は、駆動ギヤ２１からクラッチ部材２２を経てそのまま
スピンドル１３に伝達される。また、減速ギヤ２８は駆
動ギヤ２１，従動ギヤ２４のいずれとも噛合していない
ことから全く回転しない。

そしてこの高速時においては、ロータ２０を支持するロ
ータ軸受２０ａ，２０ｂは、スピンドル１３がロータ２
０と同一回転速度で回転することから全く回転しないこ
ととなる。また、クラッチ軸受２２ｂについては、その
インナレースはクラッチ部材２２と共にスピンドル１３
と同一回転速度で回転するものの、アウタレースはシフ
タ３１との間に隙間があることからインナレースと略共
回りし、結局このクラッチ軸受２２ｂについてもほとん
ど回転しないこととなる。

また、低速時には変速軸２７を変速用駆動シリンダによ
って下降させる。すると減速ギヤ２８が図示実線で示す
減速時位置に移動し、該減速ギヤ２８の大，小歯車２８
ａ，２８ｂがそれぞれモータ軸２０ｃの駆動ギヤ２１，
スピンドル１３の従動ギヤ２４と噛合するとともに、シ
フタ３１が付勢ばね２５に抗してクラッチ部材２２を下
降させ、その外歯２２ａと駆動ギヤ２１の内歯２１ａと
の噛合が外れる。これにより、ロータ２０とスピンドル
１３とが減速ギヤ２８を介して連結されたこととなり、
該ロータ２０の回転は、駆動ギヤ２１から減速ギヤ２
８，従動ギヤ２４を通って伝達される。

そしてこのとき、ロータ軸受２０ａ，２０ｂは、そのア
ウタレース，インナレースがそれぞれモータ軸２０ｃ，
スピンドル１３と共に回転することから、両者の回転速
度の差で回転することとなる。またクラッチ軸受２２ｂ
については、そのアウタレースがシフタ３１と当接し固
定されていることから、スピンドル１３の回転速度で回
転することとなる。

このように本実施例では、ロータ２０をロータ軸受２０
ａ，２０ｂを介してスピンドル１３で回転自在に支持し
たので、該軸受の回転速度は高速時には零、低速時はロ
ータ２０とスピンドル１３との回転速度の差という非常
な低速となり、特別の潤滑機構を考慮することなく該ロ
ータ軸受２０ａ，２０ｂの寿命を延長できる。

また、クラッチ軸受２２ｂについては、高速時はそのア
ウタレースシフタ３１との間に隙間ができるようにした
ので、略零回転となり、低速時は上記減速ギヤ２８で減
速されて低速回転するスピンドル１３と同一回転であ
り、その結果該クラッチ軸受２２ｂについても寿命を延
長できる。

〔考案の効果〕

以上のように、本考案に係るモータ内蔵型工作機械のロ
ータ支持構造によれば、ローータ軸と主軸との間にロー
タ軸受を配設してロータを主軸で回転自在に支持したの
で、該ロータ軸受の回転速度を大幅に低減でき、特別の
潤滑機構を設けることなく軸受寿命を大きく延長できる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例によるロータ支持構造が適用
された主軸頭の断面側面図、第２図は従来のロータ支持
構造を示す断面側面図である。 図において、１２はボディ（フレーム）、１３はスピン
ドル（主軸）、１３ｂ，１３ｃは主軸軸受、１７は主軸
駆動用モータ、２０はロータ、２０ａ，２０ｂはロータ
軸受、２０ｃはモータ軸、２８は減速ギヤ（減速機構）
である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】主軸を囲むように主軸駆動用モータのロー
   タを装着し、高速時は該モータのロータと主軸とを直結
   し、低速時は該ロータと主軸とを減速機構を介して接続
   するようにしたモータ内蔵型工作機械において、上記主
   軸を、主軸軸受を介してフレームで回転自在に支持する
   とともに、上記ロータが固定されたモータ軸内に挿通
   し、該モータ軸をロータ軸受を介して主軸で回転自在に
   支持したことを特徴とするモータ内蔵型工作機械のロー
   タ支持構造。