JPH08121473A - カバリングマシン用スピンドル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スピンドル軸５の振れ精度を向上させ、且つ
転がり軸受６、６の焼き付き寿命を延ばす。 【構成】 スピンドル軸５をハウジング３の内側に、転
がり軸受６、６により回転自在に支承する。各転がり軸
受６はハウジング３の内側に、Ｏリング１６、１８、２
１により弾性支持する。各転がり軸受６、６を構成する
転動体１１、１１をセラミック製とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばストッキング
用糸を構成する為、ナイロン、ウレタン等により造られ
た芯となる糸に、カバリング糸を螺旋状に巻き付けるカ
バリングマシンを構成するスピンドル装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ストッキング用の糸は、図１に示す様
に、伸縮性を有する芯糸１にカバリング糸２を、螺旋形
に巻き付ける事で構成されている。この様なカバリング
糸２を芯糸１に巻き付ける為のカバリングマシンには、
図２〜３に示す様なスピンドル装置を設けて、細いカバ
リング糸２を高速で送り出せる様にしている。先ず、こ
のスピンドル装置に就いて説明する。

【０００３】スピンドル装置を構成する、外周面に雄ね
じを形成した筒状のハウジング３は基板４に、この基板
４を鉛直方向に貫通する状態で固定している。そして、
このハウジング３の内側にスピンドル軸５の基半部（下
半部）を挿入すると共にこのスピンドル軸５を、上下１
対の転がり軸受６、６により、回転自在に支持してい
る。図示の例ではこれら各転がり軸受６、６として深溝
型玉軸受を使用している。これら両転がり軸受６、６
は、図４に詳示する様に、それぞれの外周面に内輪軌道
７を形成した内輪８と、それぞれの内周面に外輪軌道９
を形成した外輪１０と、これら内輪軌道７と外輪軌道９
との間に転動自在に設けられた複数の転動体（玉）１
１、１１とから構成されている。従来装置の場合、これ
ら各部材８、１０、１１は、何れも高炭素クロム軸受鋼
により造っていた。

【０００４】又、上記各転がり軸受６、６のラジアル隙
間は１１〜１４μｍと、一般的な回転支持部分に使用さ
れる転がり軸受のラジアル隙間よりも大きくしている。
これは、上記各転がり軸受６、６が、後述する様にラジ
アル方向に亙る変位自在に弾性支持されており、しかも
スピンドル軸５がきわめて高速で回転する為である。即
ち、弾性支持された転がり軸受６、６は、カバリングマ
シンの運転時に高速で振れ回り運動する。従って、上記
ラジアル隙間が小さいと各転がり軸受６、６の内部発生
力（転がり軸受６、６内部で発生する慣性モーメントに
基づく押圧方向の力）が大きくなり、転がり軸受６、６
の耐久性が損なわれる。そこで、上記ラジアル隙間を大
きくし、上記内部発生力を抑えている。又、上記外輪１
０の両端部内周面には、それぞれ円輪状のシールド板１
３、１３の外周縁を係止し、これら各シールド板１３、
１３の内周縁を上記内輪８の外周面に近接させている。
これら各シールド板１３、１３は、上記転動体１１、１
１設置部分に封入したグリースの漏洩防止と、この設置
部分への塵芥等の異物進入防止とを図る。

【０００５】外輪１０に比べて幅広に形成された内輪８
は、それぞれ上記スピンドル軸５に外嵌している。又、
このスピンドル軸５の中間部で上記各転がり軸受６、６
を装着する部分には段部１２、１２を形成し、各内輪
８、８の上端面をこれら各段部１２、１２に突き当てて
いる。又、上記ハウジング３の下端部には、内周面から
直径方向内側に突出する鍔部１４を形成し、この鍔部１
４の上面中間部に形成した係止凹溝１５に、弾性材製の
ダンパであるＯリング１６を、その上端部が上記鍔部１
４の上面から突出する状態で装着している。そして、こ
のＯリング１６の上面に、下側の転がり軸受６を構成す
る外輪１０の下端面を当接させている。又、上記鍔部１
４の上面と、上記ハウジング３に内嵌したスリーブ１９
の下端面との間に形成された係止凹溝１７に、やはり弾
性材製のダンパであるＯリング１８を、その内周端部が
上記スリーブ１９の内周面から突出する状態で装着して
いる。そして、このＯリング１８の内周面に、上記下側
の転がり軸受６を構成する外輪１０の外周面を当接させ
ている。従って、上記下側の転がり軸受６はハウジング
３の内側に、軸方向及び直径方向に亙る若干の変位自在
に弾性支持されている。

【０００６】一方、上記ハウジング３の上端部内周面に
は係止凹溝２０を形成し、この係止凹溝２０に、やはり
弾性材製のダンパであるＯリング２１を、その内周端部
が上記ハウジング３の内周面から突出する状態で装着し
ている。そして、このＯリング２１の内周面に、上側の
転がり軸受６を構成する外輪１０の外周面を当接させて
いる。従って、上記上側の転がり軸受６はハウジング３
の内側に、直径方向に亙る若干の変位自在に弾性支持さ
れている。又、この上側の転がり軸受６を構成する外輪
１０の下端面とＯリング１８に支持されて軸方向に移動
可能なスリーブ１９の上端面とは接している。更に、上
記ハウジング３の上端開口部には円輪状の蓋板２２を被
着して、この開口部を塞いでいる。この蓋板２２の下面
と上記上側の転がり軸受６を構成する内輪８及び外輪１
０の上端面との間にも隙間を介在させている。従って、
この上側の転がり軸受は６ハウジング３の内側に、若干
の昇降自在に弾性支持されている。この様に、上下１対
の転がり軸受６、６をＯリング１６、１８、２１により
弾性的に支持するのは、前記スピンドル軸５が高速回転
した場合に発生する振動を吸収する為である。

【０００７】更に、前記スピンドル軸５の中間部で上記
ハウジング３から上方に突出した部分には、ベルト掛け
治具であるプーリ２３を固定し、このプーリ２３に駆動
ベルト２４を掛け渡している。そして、上記スピンドル
軸５の先端部でこのプーリ２３よりも上側部分に、ボビ
ン２５を支持自在としている。カバリングマシンの使用
時に、上記スピンドル軸５の先端部にカバリング糸２
（図１）を巻回したボビン２５を外嵌支持する。そし
て、上記駆動ベルト２４により上記スピンドル軸５を高
速で（１００００〜５００００rpm ）回転させ、カバリ
ング作業に対応して、このボビン２５からカバリング糸
２を送り出す。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の様に
構成され作用する従来のカバリングマシン用スピンドル
装置の場合には、必ずしも十分な耐久性を得られなかっ
た。即ち、スピンドル装置を構成する転がり軸受６、６
は、Ｏリング１８、２１によりラジアル方向に亙る変位
自在に弾性支持されている為、運転時に各転がり軸受
６、６の中心軸が公転する、所謂振れ回り運動（すりこ
ぎ運動）を発生する。この振れ回り運動により上記各転
がり軸受６、６の内部で部分的な潤滑不良に基づく摩耗
が発生し、最終的には転がり軸受６、６が焼き付きを起
こしてしまう。

【０００９】又、内部発生力を小さくする為に上記各転
がり軸受６、６のラジアル隙間を大きくしている為、ス
ピンドル装置の起動初期（低回転時）に於けるスピンド
ル軸５の振れ精度が悪く、ボビン２５から送り出される
カバリング糸２が振れると言った問題があった。本発明
のカバリングマシン用スピンドル装置は、この様な事情
に鑑みて発明したものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のカバリングマシ
ン用スピンドル装置は、前述した従来のカバリングマシ
ンと同様に、先端部にボビンを支持した状態で中間部外
周に配設されたベルトにより回転駆動されるスピンドル
軸と、このスピンドル軸の基部周囲に設けられたハウジ
ングと、このハウジングの内周面と上記スピンドル軸の
外周面との間に設けられて、上記ハウジングの内側にス
ピンドル軸を回転自在に支持する転がり軸受と、この転
がり軸受を構成する外輪と上記ハウジングとの間に設け
られた弾性材製のダンパとを備えている。

【００１１】特に、本発明のカバリングマシン用スピン
ドル装置に於いては、上記転がり軸受を構成する転動体
をセラミック製としている。

【００１２】

【作用】上述の様に構成される本発明のカバリングマシ
ン用スピンドル装置の場合には、転動体をセラミック製
とした事で、各転動体の転動面と内輪軌道及び外輪軌道
との当接部が異種材料同士が当接する様になる。この
為、当接部で凝着が発生する事がなくなり、これら転動
面、内輪軌道、外輪軌道の耐摩耗性及び耐焼き付き性が
向上し、スピンドル装置を構成する転がり軸受の耐久性
向上を図れる。

【００１３】又、軸受鋼に比べて比重が小さいセラミッ
クにより造られた転動体は軽く、高速回転時に発生する
遠心力も軽減される。この為、遠心力に基づく転動面と
外輪軌道との当接圧の上昇も小さく抑えられ、やはり転
がり軸受の耐久性向上に寄与する。

【００１４】更に、セラミック製の転動体の熱膨張量は
小さい為、温度上昇時にラジアル隙間が大きくなる。こ
の為、初期設定としてラジアル隙間を小さくして、起動
初期に於けるスピンドル軸の振れ精度を向上させる事が
できる。又、負荷圏を大きく取れる為、転動面と内輪軌
道及び外輪軌道との当接部の面圧を小さくできて、これ
ら転動面、内輪軌道、外輪軌道の転がり疲れ寿命を延ば
す事ができる。又、温度上昇時には内輪及び外輪の熱膨
張量と転動体の熱膨張量との差に基づきラジアル隙間が
大きくなる。この結果、内部発生力が小さくなり、やは
り転がり軸受の寿命を延ばせる。

【００１５】

【実施例】本発明の効果を確認する為に行った実験に就
いて説明する。実験には、図４に示す様な転がり軸受６
を使用した。使用した転がり軸受６の内径は８mm、外径
は２２mmとした。本発明のスピンドル装置を構成する転
がり軸受６は、転動体１１、１１としてセラミック材で
ある窒化珪素（Si₃N₄ ）を常圧で燒結したものを使用
し、ラジアル隙間として８〜９μｍを設定した。又、従
来のスピンドル装置を構成する転がり軸受６を構成する
転動体１１、１１としては、高炭素クロム軸受鋼である
ＳＵＪ２（ＪＩＳ Ｇ ４８０５）製のものを使用し、
ラジアル隙間として１１〜１２μｍを設定した。転動体
１１、１１の材料とラジアル隙間以外の条件は、総て同
じとした。尚、内輪８及び外輪１０は、何れもＳＵＪ２
製のものを使用した。

【００１６】この様な転がり軸受６をそれぞれ複数個ず
つ用意し、各転がり軸受６に３kgfのラジアル荷重を加
え、７０℃で５００００r.p.m の速度で回転させて、各
転がり軸受６が焼き付くまでの時間（焼き付き寿命）を
測定した。この結果、ＳＵＪ２製の転動体１１、１１を
組み込んだ転がり軸受６の焼き付き寿命は１０００〜１
２００時間であったのに対して、窒化珪素製の転動体１
１、１１を組み込んだ転がり軸受６の焼き付き寿命は１
５００〜２０００時間に達した。この実験から、本発明
によりカバリングマシン用スピンドル装置の耐久性向上
を図れる事が確認できた。

【００１７】又、セラミック製の転動体１１、１１を使
用し、ラジアル隙間を変えて行った実験で、ラジアル隙
間が１０μｍを越えると初期の振れ精度が悪く、反対に
ラジアル隙間が５μｍ未満の場合には内部発生力が高く
なる事も分った。従って、ラジアル隙間は５〜１０μｍ
の範囲に納める事が、振れ精度を初期から良好にし、且
つ十分な耐久性を確保する面からは好ましい。

【００１８】尚、セラミック製の転動体の製造方法は、
高圧状態で燒結を行う熱間静水圧燒結（ＨＩＰ）でも良
いが、常圧で燒結したものを使用すれば、焼成工程が簡
単で、安価な転動体及びスピンドル装置を得られる。常
圧燒結法としては、例えば特開平６−１０８１１７号公
報に記載されている様な造粒法、或は、ゴム製の型にセ
ラミック材料を入れて焼き固めるラバープレス法が採用
可能である。又、セラミックとしては、窒化珪素の他、
ＰＳＺ、ジルコニア、炭化珪素（SiＣ）等でも良い。上
記実験は、窒化珪素を造粒法により燒結したものを、本
発明品を構成する転動体１１、１１として使用した。更
に、内輪８及び外輪１０としては、浸炭軸受用鋼、転が
り軸受用ステンレス鋼、高温軸受用高速度鋼等の、他の
軸受用の鋼を使用できる。

【００１９】

【発明の効果】本発明のカバリングマシン用スピンドル
装置は、以上に述べた通り構成され作用するので、振れ
精度が良好で、しかも耐久性の良好な装置を得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】芯糸にカバリング糸を巻回した状態を示す側面
図。

【図２】カバリングマシン用スピンドル装置の側面図。

【図３】軸受部分の半部縦断側面図。

【図４】転がり軸受の縦断側面図。

【符号の説明】

１ 芯糸 ２ カバリング糸 ３ ハウジング ４ 基板 ５ スピンドル軸 ６ 転がり軸受 ７ 内輪軌道 ８ 内輪 ９ 外輪軌道 １０ 外輪 １１ 転動体 １２ 段部 １３ シールド板 １４ 鍔部 １５ 係止凹溝 １６ Ｏリング １７ 係止凹溝 １８ Ｏリング １９ スリーブ ２０ 係止凹溝 ２１ Ｏリング ２２ 蓋板 ２３ プーリ ２４ 駆動ベルト ２５ ボビン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端部にボビンを支持した状態で中間部
   外周に配設されたベルトにより回転駆動されるスピンド
   ル軸と、このスピンドル軸の基部周囲に設けられたハウ
   ジングと、このハウジングの内周面と上記スピンドル軸
   の外周面との間に設けられて、上記ハウジングの内側に
   スピンドル軸を回転自在に支持する転がり軸受と、この
   転がり軸受を構成する外輪と上記ハウジングとの間に設
   けられた弾性材製のダンパとを備えたカバリングマシン
   用スピンドル装置に於いて、上記転がり軸受を構成する
   転動体がセラミック製である事を特徴とするカバリング
   マシン用スピンドル装置。