JPH0839302A

JPH0839302A - スピンドル

Info

Publication number: JPH0839302A
Application number: JP17860194A
Authority: JP
Inventors: Norio Ito; 紀男伊藤
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1994-07-29
Filing date: 1994-07-29
Publication date: 1996-02-13

Abstract

(57)【要約】【目的】ハウジングの熱膨張による芯高の変動を抑
え、かつ低い製造コストで形成できるスピンドルを提供
する。【構成】スピンドルのハウジング１を、内部に主軸２
を収納するモータ付きのハウジング本体１１と、２つの
脚部材１２、１３とから形成し、各脚部材１２、１３を
低熱膨張材料で形成する。また、脚部材１２、１３の支
持高さを、主軸２の回転中心位置に一致させる。モータ
の熱がハウジング１に作用しても、脚部材１２、１３の
熱膨張量が小さいため、主軸２の支持高さが保持され、
芯高Ｈの変動が抑えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、高精度な切削加工や
検査作業等に用いられるスピンドルに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術及びその課題】加工用ワークや検査用ワー
クを精度よく回転させるものとして、静圧気体軸受によ
って主軸を支持したモータ付きのエアスピンドルが使用
されている。図７及び図８は、従来のこの種のスピンド
ルを示したものである。

【０００３】このスピンドルは、ハウジング１’の内部
に、静圧気体軸受３とモータ４を組込み、その軸受３と
モータ４の内側に主軸２を挿入して回転自在に支持する
と共に、モータ４の作動により主軸２を回転駆動するよ
うにしている。

【０００４】上記のスピンドルでは、ハウジング１’を
一体形で形成し、そのハウジング１’の下面を、直接作
業テーブル５の上面に取付けて固定する構造となってい
る。

【０００５】なお、主軸２の前端には、ワークを取付け
るためのスラスト板６が取付けられ、ハウジング１’
に、静圧気体軸受３に連結する給気管７や排気管８が設
けられている。

【０００６】上記のハウジング１’やスラスト板６及び
主軸２は、表面に錆が発生するとワークとの接触状態が
悪化し、支持精度が悪くなるため、防錆性に優れた材料
が使用され、通常ＪＩＳＳＵＳ３０３相当のステンレ
ス鋼が用いられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のモー
タ付スピンドルにおいて、モータ４に電流を流して主軸
２を回転させた場合、モータコイルから発生する熱がハ
ウジング１’に伝わり、ハウジング全体を熱膨張させる
現象が生じる。

【０００８】また、主軸２を高速度で回転させると、軸
受部からの発熱によりハウジング１’の温度が上昇し、
ハウジング１’を熱膨張させる原因になる。

【０００９】このようにハウジング１’が熱膨張する
と、その内部に支持した主軸２の回転中心の高さが変化
し、ハウジング１’の取付面９から主軸２の回転中心ま
での距離、すなわちスピンドルの芯高Ｈが変動する。例
えば、ＳＵＳ３０３相当のステンレス鋼から成る芯高１
２０mmのスピンドルハウジングの場合、ＳＵＳ３０３の
熱膨張係数が１７．１×１０^-6／℃であるため、ハウジ
ングの温度が２０℃上昇した時点で、芯高（Ｈ）は０．
０４１mmだけ増大することになる。

【００１０】上記のようなスピンドルの芯高の増大は、
図９（ａ）に示すように、ワークＡの回転中心と切削工
具Ｂの先端位置との間に誤差ｔを生じさせ、その状態で
切削工具ＢがワークＡの端面を中心位置まで加工した場
合、図９（ｂ）に示すように、ワークＡの中心位置に削
り残し部分Ｃが形成される不具合がある。

【００１１】一方、最近では、熱膨張量の極めて小さい
各種の低熱膨張材料が開発されているが、これらの材料
は高価であるため、図７に示す従来構造においてハウジ
ング１’全体を低熱膨張材料で形成した場合、低熱膨張
材料の使用量が著しく多くなり、製造コストが上昇する
問題がある。

【００１２】そこで、この発明は、上記の問題を解決
し、ハウジングの熱膨張による芯高の変動が少なく、し
かも低い製造コストで形成できるスピンドルを提供する
ことを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明は、スピンドルのハウジングを、内部に主
軸を収納するハウジング本体と、そのハウジング本体を
支持する脚部材との分離構造体とし、その脚部材を低熱
膨張材料で形成したのである。

【００１４】また、この発明の第２の手段は、上記ハウ
ジング本体に対する脚部材の支持高さを、主軸の回転中
心位置に一致させたのである。

【００１５】さらに、第３の手段は、上記ハウジング本
体と脚部材を、それぞれ別種の鉄−ニッケル系合金によ
り形成したのである。

【００１６】なお、上記の各手段において、ハウジング
本体が、主軸を回転自在に支持する静圧気体軸受と、そ
の主軸を回転駆動するモータとを内蔵している構造とす
ることができる。

【００１７】

【作用】上記の構造のように、脚部材を低熱膨張材料と
して熱膨張を抑えることにより、ハウジング本体の支持
高さの変化が小さくなり、芯高の変動量を小さく制御で
きる。

【００１８】また、ハウジング全体ではなく、脚部材だ
けを低熱膨張材料で形成すればよいため、低熱膨張材料
の使用量を少なくすることができ、製造コストの上昇を
抑えることができる。

【００１９】なお、上記の構造において、第２の手段の
ように脚部材の支持高さを主軸の回転中心高さに一致さ
せると、ハウジングの取付面から主軸中心までの熱膨張
量を小さくできるため、芯高をほぼ一定値に保持するこ
とができる。

【００２０】一方、第３の手段のように、ハウジング本
体と脚部材を防錆性に優れた鉄−ニッケル系合金で形成
するようにすると、ハウジング表面の錆発生が防止で
き、ワークの支持精度や回転精度を良好に維持できる。

【００２１】

【実施例】図１乃至図３は実施例のスピンドルを示して
いる。このスピンドルのハウジング１は、内部に主軸２
を回転自在に収納するハウジング本体１１と、そのハウ
ジング本体１１の左右両側に配置される２つの脚部材１
２、１３とから成り、その各脚部材１２、１３がハウジ
ング本体１１を支持する構造となっている。

【００２２】上記各脚部材１２、１３は、扁平な直方形
のブロック形状をしており、ハウジング本体１１の両側
面の下部には、その各脚部材１２、１３が嵌まり込む凹
所１４、１５が形成されている。また、各脚部材１２、
１３とハウジング本体１１には、それぞれ上下に連続す
る複数のボルト孔１６、１７が形成され、そのボルト孔
１６、１７にボルト１８を挿通して作業テーブル５にね
じ込むことにより、ハウジング１全体を作業テーブル５
に一体に固定できる。

【００２３】上記のように固定した状態で、各脚部材１
２、１３の下面から上端までの高さ寸法は、スピンドル
の芯高Ｈと一致する大きさに設定され、ハウジング本体
１１に対する脚部材１２、１３の支持高さが、主軸２の
回転中心の高さと一致するように設定されている。

【００２４】上記脚部材１２、１３は、極めて低い熱膨
張係数をもつ低熱膨張材料により形成される。このよう
な低熱膨張材料としては、インバー材（ＩＮＶＡＲ）や
ＬＥＸ（商品名）などの鉄−ニッケル系を主体とした低
膨張合金が適当であり、他にノビナイト鋳鉄などを使用
することもできる。

【００２５】この場合、鉄−ニッケル系を主体とした低
膨張合金は、熱膨張係数が１×１０^-6／℃〜２×１０^-6
／℃という範囲のものがあり、ＳＵＳ３０３相当のステ
ンレス鋼に比較して１／１０〜１／２０以下の極めて低
い熱膨張係数をもっている。また、これらの合金は、防
錆性能も高く、錆の発生が抑えられるため、スピンドル
の構成部品として最適な特性を有している。

【００２６】一方、ハウジング本体１１は、従来のハウ
ジングと同じように防錆性のよい材料が使用され、ＳＵ
Ｓ３０３相当のステンレス鋼などが用いられる。

【００２７】また、上記のハウジング本体１１と脚部材
１２、１３は、防錆性をより高めるために、その表面を
メッキ層やコーティング層で被覆することができる。こ
の場合、Ｋａｎｉｇｅｎ（カニゼン；登録商標）と呼ば
れるニッケル隣合金の化学メッキを施すことにより、ハ
ウジング本体１１や脚部材１２、１３の表面に硬くて耐
蝕性のよい被覆膜を形成することができ、ハウジング１
の耐摩耗性や防錆性を大きく向上させることができる。
また、このニッケル隣合金の化学メッキは、液だれがな
く、均一な厚みで被覆できるため、ハウジング本体１１
と脚部材１２、１３間、又はそれらと作業テーブル５と
の接触状態を良好な密着状態におくことができ、高い取
付け精度を得ることができる。

【００２８】なお、この実施例では、ハウジング本体１
１の内部に静圧気体軸受やモータ４が組込まれるが、こ
れらの構造は図８で示した従来のものと同じであり、こ
こでは説明を省略する。

【００２９】上記のような構造で成る実施例のスピンド
ルにおいては、モータから発生する熱がハウジング本体
１１や脚部材１２、１３に加わった場合、各脚部材１
２、１３の熱膨張量が極めて小さいため、ハウジング本
体１１の支持高さがほぼ一定に維持され、主軸２の回転
中心の変位が抑えられる。このため、スピンドルの芯高
Ｈの変動が小さくなり、図９に示すような削り残しなど
の不具合が防止される。

【００３０】図４は、他の実施例を示したものであり、
この例では、脚部材を４個の円柱状の部材１９で形成
し、その各部材１９でハウジング本体１１を水平に支持
するようにしている。

【００３１】一方、図５に示した例は、脚部材２０の下
端を連結して一体構造としたものである。

【００３２】また、図６に示す例では、起立する脚部材
２１の上部に、ボルト孔を備える上下方向の取付け部２
２を形成し、その取付け部２２に、ハウジング本体を固
定する構造としている。

【００３３】なお、上記の実施例では、静圧気体軸受で
主軸２を支持するようにしたが、転がり軸受やその他の
軸受を用いて主軸を支持する構造としてもよい。

【００３４】

【効果】以上のように、この発明は、ハウジングを脚部
材で支持し、その脚部材を低熱膨張材料で形成したの
で、熱膨張によってもハウジングの支持高さをほぼ一定
に保つことができ、芯高の変動を小さく抑えることがで
きる。

【００３５】また、脚部材だけを低熱膨張材料とすれば
よいので、ハウジング全体を低熱膨張材料で形成する場
合に比べて材料費を削減することができ、低い製造コス
トで高精度のスピンドルを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のスピンドルを示す正面図

【図２】同上の側面図

【図３】同上の分解斜視図

【図４】他の実施例を示す斜視図

【図５】他の実施例を示す斜視図

【図６】脚部材の他の例を示す斜視図

【図７】（ａ）は従来例を示す正面図、（ｂ）は側面図

【図８】従来のスピンドルの縦断正面図

【図９】（ａ）は芯高が変動した時のワークと切削工具
の関係を示す図、（ｂ）はその加工終了状態を示す図

【符号の説明】

１ハウジング２主軸３軸受４モータ５作業テーブル６スラスト板１１ハウジング本体１２、１３脚部材１６、１７ボルト孔１９内柱部材２０、２１脚部材２２取付け部Ｈ芯高

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウジングの内部で主軸を回転自在に支
持するスピンドルにおいて、上記ハウジングを、内部に
主軸を収納するハウジング本体と、そのハウジング本体
を支持する脚部材との分離構造体とし、その脚部材を低
熱膨張材料で形成したことを特徴とするスピンドル。
【請求項２】上記ハウジング本体に対する脚部材の支
持高さを、主軸の回転中心位置に一致させたことを特徴
とする請求項１に記載のスピンドル。
【請求項３】上記ハウジング本体と脚部材を、それぞ
れ別種の鉄−ニッケル系合金により形成したことを特徴
とする請求項１又は２に記載のスピンドル。
【請求項４】上記ハウジング本体が、主軸を回転自在
に支持する静圧気体軸受と、その主軸を回転駆動するモ
ータとを内蔵していることを特徴とする請求項１乃至３
のいずれかに記載のスピンドル。