JPS6337131Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、例えば精密中ぐり盤等のスピンド
ルを支持する中ぐり主軸装置に関るものである。

従来、高速回転するスピンドルを支持する工作
機械の気体軸受においては、切削加工時にスピン
ドルを後退させる軸方向（スラスト方向）の過負
荷が作用した場合、これによりスピンドルと軸受
との面接触部分で焼付きが起き、気体軸受を破損
させる原因となつていた。

このような焼付きを防止するため、スピンドル
に許容以上の負荷が作用した場合、これを検出手
段によつて検出し、スピンドルを回転駆動する駆
動装置を停止させるようにした装置が提案されて
いる。

しかし、このような従来の装置では、加工物
（ワーク）の加工条件に応じてスピンドルの先端
位置を自動的に調整したり、また加工状態毎にス
ピンドルに作用する過負荷を防止させることがで
きないという問題があつた。

この考案は、係る従来の問題点に着目して案出
されたもので、その目的とするところはワークの
加工条件に応じてスピンドルの先端に取り付ける
切削工具位置を自動的に調整できると同時に、ス
ピンドルに軸方向の過負荷が作用した場合、その
過負荷を吸収してスピンドルと軸受との焼付きを
有効に防止した中ぐり主軸装置を提供するもので
ある。

この考案は、上記目的を達成するため、先端側
に切削工具を着脱自在に取り付け、他端側を駆動
装置に連動させて成るスピンドルを気体軸受本体
に設けたスラスト気体軸受により回転、且つ摺動
自在に支持させて成る中ぐり主軸装置に於て、前
記気体軸受本体と、この内部に挿通させたスピン
ドルとの間に多段形状の圧力室を形成し、この圧
力室の内部に摺動自在な複数のピストンを介し
て、スピンドルの後退時における複数の位置決め
用圧力室と、スピンドルの進出時における複数の
位置決め用圧力室とを区画形成し、前記スピンド
ルの周壁に、スピンドルに一定以上の負荷が作用
した場合この負荷を吸収緩和する緩衝機構を設
け、前記それぞれの位置決め用圧力室に作動圧流
体の給排口を接続したことを要旨とするものであ
る。

以下添付図面に基いて、この考案の実施例を説
明する。

第１図は精密中ぐり盤におけるスピンドル１を
支持する２分割型の気体軸受本体３の断面図を示
し、このスピンドル１の両端近傍には、気体軸受
本体３の内部に埋設されたラジアル気体軸受５
ａ，５ｂにより回転、且つ摺動自在に支持されて
いる。

上記スピンドル１の先端には、切削工具７を装
着する工具ホルダ９が取り付けられ、また後端に
は図示しない駆動装置と連動するプーリ１１が取
り付けられている。

前記気体軸受本体３の内部には、多段円筒形状
の位置決め用の圧力室１３が形成され、この圧力
室１３の中心部に、前記スピンドル１が貫通して
いる。また上記圧力室１３の後端側はラジアル気
体軸受５ｂにより密閉され、また前端側は蓋体１
５により密閉されている。

上記圧力室１３内に位置するスピンドル１の一
部には、段状の係止部１７が形成され、この係止
部１７からラジアル気体軸受５ｂ側の外周面に
は、止め輪１９により係止された皿バネ等の弾性
部材２１が嵌挿されている。そしてスピンドル１
の係止部１７と弾性部材２１との間にはフランジ
２３を備えた中空円筒状の摺動体２５が摺動自在
に嵌挿されている。

前記気体軸受本体３とスピンドル１との間に形
成された圧力室１３内には、スピンドル１の後退
切り換え時に高圧の作動圧流体を供給する第１圧
力室２７と、スピンドル１の軸方向の位置決めを
行う位置決め室２９に嵌装されたスピンドル位置
決め用の第１ピストン３１と、スピンドル１の過
負荷を防止させる位置決め室２９と第２圧力室３
３とを区画形成する第２ピストン３５とがそれぞ
れ水密的並びに気密的に摺動自在に内装されてい
る。

そして、上記弾性部材２１と摺動体２５と第２
ピストン３５とによつて、スピンドル１に作用し
た過負荷を吸収緩和する緩衝機構が構成されてい
る。

上記第１ピストン３１の後端面３１ａは、作動
圧流体のP₁とP₂との圧力により常時第２ピスト
ン３５の端面３５ａと当接し、また第１ピストン
３１の後端面３１ａの内径部には、摺動体２５の
フランジ２３と僅かな空隙を有するスラスト静圧
軸受を形成する切欠凹部３７が形成されている。

また前記第１圧力室２７と第２圧力室３３に
は、作動圧流体の供給口２７ａ，３３ａと排出口
３３ｂがそれぞれ形成され、第１圧力室２７内に
は高圧空気、あるいは油圧を、また第２圧力室３
３内にはラジアル気体軸受５ａ，５ｂに供給する
と同様な圧気が供給されるようになつている。

なお、上記位置決め室２９及び第２圧力室３３
内を摺動する第１ピストン３１と第２ピストン３
５とのストロークの間隔Ａ，Ｂは、Ａ＜Ｂの関係
になつている。

また第１圧力室２７に供給される作動圧流体の
圧力P₁と、第２圧力室３３内に供給される作動
圧流体の圧力P₂との関係は、P₁＞P₂となつてい
る。また２９ａは第１ピストン３１が位置決め室
２９の前端に着座したことを検出する図示しない
公知の検出手段に接続する検出口であり、２９ｂ
は後端に着座したことを検出する図示しない公知
の検出手段に接続する検出口である。

次に上記のような構成から成るこの考案の作用
について説明する。

まず第１図に示すように、スピンドル１の工具
ホルダ９に取り付けた切削工具７が第２圧力室３
３に供給される作動圧流体の設定圧力P₂により、
X₁の位置を保持している状態で例えば中ぐり加
工を行う。そして、加工中にスピンドル１の先端
に第１図において右方向へ設定圧力P₂以上の負
荷が作用した場合、スピンドル１は図の右方向へ
移動し、摺動体２５も弾性部材２１によつてその
フランジ２３を係止部１７に押圧係合されたま
ま、スピンドル１と一体的に右方向へ移動する。

この時、摺動体２５は、そのフランジ２３と第
２ピストン３５との間に供給口３３ａからの作動
圧流体による静圧空気層を介して、第２ピストン
３５を第２圧力室３３内に供給されている作動圧
流体の設定圧力P₂に抗してフランジ２３と共に、
右方向へスライドさせる。即ち、第２ピストン３
５は、第１ピストン３１から離れる。従つて、こ
の第２ピストン３５がスピンドル１に作用した右
方向への過負荷を吸収緩和し、フランジ２３とピ
ストン３５との接触部分における焼付きを防止さ
せるものである。

またスピンドル１の先端に作用している過負荷
が無くなつた場合には、圧力P₂によりピストン
３５を左方向に移動させ、フランジ２３を介して
スピンドル１は再びX₁の位置まで復帰するもの
である。

なお切削工具７がX₁の位置にて加工を行う場
合には、第１圧力室２７内には圧力をかけておか
ないか、あるいは低圧の流体を供給する。

次にワークの加工状態により切削工具７をX₂
の位置にて加工を行う場合には、第１圧力室２７
内に作動圧流体を供給すると、第１圧力室２７に
供給された圧力P₁は第２圧力室３３に供給され
る作動圧流体の圧力P₂よりも大きいため、第１
ピストン３１は第２図に示すように位置決め室２
９の作動圧流体の検出口２９ｂを閉鎖する位置ま
で押圧され、またこれと同時に第２ピストン３５
もこれに押圧されて、ストロークＡだけ図の右方
向へ移動させられる。

この結果、フランジ２３及び摺動体２５を介し
てスピンドル１も第１ピストン３１のストローク
Ａだけ右方向にスライドさせることができ、X₂
の位置にて加工を行うことが出来るものである。
そしてX₂の位置にて加工を行つている最中に、
第２圧力室３３に供給されている作動圧流体の圧
力P₂以上の過負荷がスピンドル１の先端に作用
した場合には、前述と同様にスピンドル１の係止
部１７と係合しているフランジ２３は、第２ピス
トン３５との間に供給口３３ａからの作動圧流体
による静圧空気層を介して第２ピストン３５を第
２圧力室３３の作動圧流体の設定圧力P₂に抗し
てフランジ２３と共に、右方向へスライドさせ
る。従つて、この位置においても、第２ピストン
３５がスピンドル１に作用した右方向への過負荷
を吸収緩和し、フランジ２３とピストン３５との
接触部分における焼付きを防止させるものであ
る。

なお上記の作用は、切削加工時にスピンドル１
の先端に過負荷が作用した場合、スピンドル１が
右方向にスライドして焼付きを防止させることに
ついて説明したが、スピンドル１が例えば後端側
から過負荷を受けた場合には、切欠凹部３７とフ
ランジ２３との間の圧力によつて摺動体２５は静
止されたまま、弾性部材２１の圧縮弾性変形によ
りスピンドル１のみ左方向へ移動する。したがつ
て、この弾性部材２１がスピンドル１に作用した
左方向への過負荷を吸収緩和し、フランジ２３と
静圧空気層とを形成している切欠凹部３７との接
触を防止する。

また上記の実施例では、２段階の加工について
説明したがこれに限定されず、第３図の他の実施
例に示すように、圧力室とピストンとを増加させ
ることにより、工具の位置（X₁，X₂，X₃）をま
すことが可能である。なおその他の構成について
は、上記の第１実施例と同様なので同一符号を付
して説明は省略する。

この考案は、上記のようにスピンドルの先端に
取付けた切削工具の位置を、ワークの加工条件に
対応させて数段階に自動的に調整できるため複数
のワークの切削加工が可能となり、また同時に各
加工状態でスピンドルに過負荷が作用した場合、
各加工状態毎にスピンドルを自動的に移動させて
過負荷を防止できるため、焼付き等の問題も未然
に防止出来る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案に係る気体軸受本体の断面
図、第２図は、スピンドルの先端を後退させた時
の圧力室の一部断面図、第３図は他の実施例を示
す断面図である。 １……スピンドル、３……気体軸受本体、５
ａ，５ｂ……ラジアル軸受、７……切削工具、１
１……プーリ、１３……圧力室、１７……係止
部、２１……弾性部材、２７……第１圧力室、２
９……位置決め室、３１……第１ピストン、３３
……第２圧力室、３５……第２ピストン、３５ａ
……第２ピストンの前端面、P₁，P₂，P₃……作
動圧流体の圧力、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ……ピスト
ンのストローク。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 先端側に切削工具を着脱自在に取り付け、他端
   側を駆動装置に連動させて成るスピンドルを気体
   軸受本体に設けたスラスト気体軸受により回転、
   且つ摺動自在に支持させて成る中ぐり主軸装置に
   於て、前記気体軸受本体と、この内部に挿通させ
   たスピンドルとの間に多段形状の圧力室を形成
   し、この圧力室の内部に摺動自在な複数のピスト
   ンを介して、スピンドルの後退時における複数の
   位置決め用圧力室と、スピンドルの進出時におけ
   る複数の位置決め用圧力室とを区画形成し、前記
   スピンドルの周壁に、スピンドルに一定以上の負
   荷が作用した場合この負荷を吸収緩和する緩衝機
   構を設け、前記それぞれの位置決め用圧力室に作
   動圧流体の給排口を接続したことを特徴とする中
   ぐり主軸装置。