JPH089811B2 - 高速スピンドル - Google Patents

高速スピンドル

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JPH089811B2
JPH089811B2 JP60069581A JP6958185A JPH089811B2 JP H089811 B2 JPH089811 B2 JP H089811B2 JP 60069581 A JP60069581 A JP 60069581A JP 6958185 A JP6958185 A JP 6958185A JP H089811 B2 JPH089811 B2 JP H089811B2
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spindle
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、切削、研削加工等に用いられる回転工具を
高速回転する工具回転装置や、リング式精紡機及び撚糸
機、ロータ式オープンエンド精紡機の紡糸ボビンや、さ
らにはベル型又はディスク型の霧化頭を高速回転する回
転霧化式塗装装置等のような、回転体をオーバーハング
状に軸支し、高速回転させるのに最適なスピンドル装置
に関する。具体的には、本発明は、固定的に配置された
保持部材内に弾性的に取り付けた首部軸受および端部軸
受の中でスピンドル軸を高速回転可能に構成した高速ス
ピンドルに関する。
〔従来の技術〕
従来、繊維機械を例にとればスピンドル軸の中間部
にスピンドル軸を回転駆動する回転伝動部を設け、貯油
部を有する有底筒状のボルスタ内部に油に接する下部よ
り上部に至るに従い次第に多孔質の度を減じてなり、上
記スピンドル軸の中間部より下方を嵌合する多孔性イン
ナーチューブを嵌合したものがある（実公昭16-11469
号）。またスピンドル軸に嵌合するワープの両端を転
子とゴム等の制振体を介して支承部により支承すると共
にワープの中間部にスピンドル軸の下方中間部を回転駆
動する回転伝動部を設けてなるものがある（実公昭34-1
2213号）。さらにスピンドル軸の中間部に該スピンド
ル軸を回転駆動する回転伝動部を設け該スピンドル軸の
中間部と足部をそれぞれローラベアリング、弾性ブッシ
ュと足部軸受、ブッシュを介して支持するものがある
（実公昭36-20776号）。また首部軸受がケーシングに
固定され、端部軸受が緩衝装置を介してケーシングに取
り付けられ、首部軸受および端部軸受によって軸支され
たスピンドル軸が、ほぼ首部軸受と同じ位置に設けられ
たプーリによってベルト駆動されるスピンドルがあり、
現在実用されている（特開昭47-19130号、特開昭48-123
0号）。このスピンドルでは端部軸受に設けた緩衝装置
のために、回転数1000rpm程度の振動・騒音を抑えるの
には効果があった。しかしながら、回転数１万数千rpm
以上では全く効果が無く、振動・騒音のため回転不能に
なるという問題点があった。
また、別の装置では、上記欠点を取り除くため、上記
スピンドルの首部軸受とケーシングの間にも緩衝装置を
設けている。しかし、こらの装置は、さらには前記、
、の従来装置では、首部軸受の部分またはこれに近
接して、プーリ等の回転伝動部が取り付けられ、駆動用
ベルトと連絡しており、首部軸受には、駆動用ベルトの
張力が作用するため、スピンドル軸の運動が駆動用ベル
トによって制限され、首部軸受に設けた緩衝装置が有効
に作用しないという問題点があった。そのため、この装
置でも回転数１万数千rpm以上で安定に運転することが
できなかった。また、これらの装置には、緩衝装置と駆
動プーリが首部軸受に取り付けられているため、駆動プ
ーリ径は、緩衝装置の分だけ大きくしなければならず、
したがってスピンドル軸を同回転で回そうとすれば、そ
れだけベルトスピードを速くしなければならない。しか
し、それは、動力の増加、振動の増大につながり好まし
くない。
また、工具回転装置や、回転霧化式塗装装置では、従
来高速回転を実現するため、スピンドル軸を十分太く作
り、軸の高速速度が運転回転数よりも高くなるように設
計し、振動の問題を解決していた。しかし、この方法で
は、スピンドル軸を軸支する軸受の外形が大きくなるた
め、軸受より発生する摩擦熱により、高速化には限界が
あった。別の装置では、軸受の摩擦熱の対策として、軸
受に強制潤滑装置を設けたり、軸受に空気軸受等を用い
ている。しかし、これらの装置は高価で、消費動力が多
くなるという欠点があった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記のような欠点を有する従来品を
改良し、振動・騒音等の高速回転性能ならびに消費動力
特性が優れた安価な高速スピンドルを提供することであ
る。
〔発明の構成〕
本発明者等は、スピンドル軸の種々の軸支方法につい
て運転時に発生する振動を実験並びに数値計算シミュレ
ーションにより検討した結果、首部軸受とケーシングの
間に緩衝装置を設けると振動吸収に最も効果があり、従
来装置に用いられているような端部軸受部の緩衝装置は
ほとんど効果の無いことを突きとめた。そして、本発明
の高速スピンドルは、回転体を回転可能に装備するスピ
ンドル軸と、該スピンドル軸の一端部の間を支持する首
部軸受と、該首部軸受を半径方向に対称的な緩衝部材を
介して取り付ける固定的な保持部材と、該保持部材に支
持されかつ前記スピンドル軸の他端部を軸支する端部軸
受と、前記スピンドル軸を首部軸受の緩衝部材より該端
部軸受に近接して配設されると共に伝動手段により回転
連絡する回転駆動源とから成ると共に、前記伝動手段と
スピンドル軸の間には、該伝動手段又はスピンドル軸の
いずれか一方に接して回転する複数個の弾性遊星ころ
と、該遊星ころを回転可能に支承し固定的に配設する支
承環とから成る摩擦伝動機構を内蔵した構成である。
また、本発明における高速スピンドルは、前記回転体
が紡糸ボビンから成るリング式精紡機及び撚糸機用であ
る。
さらに、本発明の高速スピンドルは、緩衝部材が、半
径方向に多数の小さな間隙を有する弾性体と、その間隙
に満たされたオイルによって構成される。
また、本発明の高速スピンドルは、回転体を回転可能
に装備するスピンドル軸と、該スピンドル軸の一端部の
間を支持する首部軸受と、該首部軸受を半径方向に対称
的な緩衝部材を介して取り付ける固定的な保持部材と、
該保持部材に支持されかつ前記スピンドル軸の他端部を
軸支する端部軸受と、前記スピンドル軸を首部軸受の緩
衝部材より該端部軸受に近接して配設されると共に伝動
手段により回転連絡する回転駆動源とから成ると共に、
前記伝動手段とスピンドル軸の間には、該伝動手段又は
スピンドル軸のいずれか一方に接して回転する複数個の
弾性遊星ころと、該遊星ころを支承し遊星ころと共に公
転し前記伝動手段又はスピンドル軸のいずれか一方に連
絡し一体回転する支承環とを摩擦伝動可能に配設して成
る摩擦伝動機構を内蔵した構成である。
〔発明の効果〕
本発明は、上記のように、端部軸受をケーシングに固
定し、首部軸受を半径方向に対称な緩衝部材を介してケ
ーシングに取り付け、また、外部の回転駆動源に回転連
絡するスピンドル軸の駆動装置をケーシングに固定され
た端部軸受に近接して設ける構成とすることによって、
ベルト等の駆動源からの振動がスピンドル軸に伝達され
難くなる。さらに、従来装置のように、首部軸受は、ベ
ルト等によって動きが抑制されることが無いため、首部
軸受外周に設けた緩衝部材が有効に作用し、スピンドル
軸の一端に取り付けた回転体のアンバランスによって生
じる振動も効果的に吸収し、振動少なく高速回転を実現
できるという実用上多大な効果を有する。具体的には、
本発明の高速スピンドルは、首部軸受の剛性および減衰
量を適切に設定でき、高速度における有害な振動を効果
的に減衰できる効果がある。
以下、本発明の各実施例について説明する。
〔第１実施例〕（第１図、第２図参照） 本第１実施例の高速スピンドルA3は、リング式精紡機
及び撚糸機等の紡績機に適用したもので、保持部材とし
て固定的に配設されたボルスタ１の端部には、端部軸受
としての下部軸受２が固着されている。首部軸受３は、
管状スリーブ４の一端に嵌着されている。そして、首部
軸受３を嵌着した管状スリーブ４は、多数の小さな間隙
を有する剛性の低い弾性体８にオイル９を満たした緩衝
材５を介してボルスタ１に取り付けられている。また、
管状スリーブ４の両端には、オイル漏れを防止するため
のシール剤10,11が取り付けてある。そして、本第１実
施例のスピンドルA3は、スピンドル軸６とプーリ７を分
離し、中間に摩擦伝動機構であるころがり遊星摩擦増速
機構Ｐを設けたものである。固定的に設けたボルスタ１
の下部には支承環15が一体的に設けられ該支承環15には
複数個の凹部16が設けてあり、中空円筒状の遊星ころ14
が回転自在に嵌め込んである。
また、遊星ころ14の外側には、外輪13が嵌め込まれて
おり外輪13はプーリ７に圧入され一体回転可能に連結さ
れている。スピンドル軸６の端部は遊星ころ14の間隙に
挟持されて回転するようになっている。
すなわち、スピンドル軸６、遊星ころ14、外輪13とボ
ルスタ１に設けた凹部16とで、ころがり遊星摩擦増速機
構Ｐを構成し、プーリ７の回転を増速して、スピンドル
軸６に伝えるようになっている。
そして、本第１実施例の紡績用スピンドルA3は、緩衝
材５の振動吸収能力が優れるため、より安定に高速回転
が実現できるばかりでなく、軸受負荷が軽減され、従っ
て軸受寿命が実質上長くなるという実用的効果を有す
る。また、第１実施例は、スピンドル軸６とプーリ７と
を分離しているため、平ベルトＢの振動が直接的にスピ
ンドル軸６に伝達することが無く、より安定に高速回転
が実現でき、軸受寿命が実質上長くなるばかりでなく、
ころがり遊星摩擦増速機構Ｐを内蔵しているため、同一
のスピンドル回転数を得る場合でも、ベルト速度を低く
でき、駆動系の振動・騒音も低減するという顕著な効果
を有する。
〔第２実施例〕（第３図参照） 本第２実施例の紡績用スピンドルA4は、前記第１実施
例に比べ、伝動手段としてのプーリ７の配設位置、形状
等が異なる。前記第１実施例では、平ベルトＢとの接触
面が、外輪13の外側に設けてあったが、本第２実施例で
は、プーリ７全体を下部方向に延長し、平ベルトＢとの
接触面が端部軸受２よりも下方に配置してある。その他
の点は、前記第１実施例におけるのと同様であるので、
第３図に同様の符号を附して説明を省略する。
本第２実施例の紡績用スピンドルA4は、前記第１実施
例に比べ、プーリ７の径を自由に変更できるため、前記
第１実施例よりも、さらにベルト速度を減少することが
でき、駆動系の振動・騒音がいっそう低減するという作
用効果を有する。
〔第３実施例〕（第４図参照） 本第３実施例のスピンドルA6は、スライス加工におい
てスライス盤の主軸６に増速回転機構として遊星摩擦伝
動装置Ｐを設けて主軸６の回転数の数倍の回転数を工具
の一例としてカッタ22に与え作業の能率・精度の向上を
図るようにしたものである。その他は前記各実施例にお
けるものと同様であり同一部分は同一符合を附して詳述
は省略する。
そして、本第３実施例の作用効果は前記各実施例とほ
ぼ同様に振動少なく高速回転できるため、加工速度が増
加するばかりでなく、加工面の仕上げ精度が向上すると
いう作用効果を有する。
なお、前記第１及び第２実施例の摩擦伝動機構Ｐ中の
支承環15は固定的で、かつ外輪13は回転可能としてある
がこれに限らず、この他、第６図及び第７図図示のよう
に支承環15を遊星ころ14と共に公転可能とし、かつ外輪
13をボルスタ１に一体的に連結して固定的とする構成に
することができる。なお、第６図中において端部軸受
は、摩擦伝動機構Ｐにおける遊星ころ14が構成するもの
で上記各実施例とほぼ同様の作用効果を奏する。また、
ベルト駆動に限らず第１図及び第６図中２点鎖線にて示
すように、外輪13または支承環15の端部をモータＭに直
結してモータ駆動に構成してもよい。
〔実施例の効果〕
以上のように、駆動プーリ７と緩衝材５が最も効率良
く振動を吸収するように配置されているため、安定に２
万rpm以上の高速回転を実現できるばかりでなく、軸受
負荷が軽減され、軸受の寿命が実質上長くなるという効
果を有する。
本発明者らは、本発明の実施例装置の効果を確認する
ため、リング式精紡機のスピンドル装置において端部軸
受に緩衝部材を取り付けた従来のスピンドルと、本第１
実施例装置とに満管系状態の紡糸ボビンを取り付けて運
転し、各回転数における紡糸ボビン先端の振れを測定し
比較した。その結果を第５図に示す。図中Ｗが従来のス
ピンドル、図中Ｘが本第１実施例の装置の結果である。
従来のスピンドルでは、回転数約２万rpm付近の振動を
吸収できないため、振れが増大し、２万rpm以上運転で
きない。
それに対して、本第１実施例の装置では、２万rpm以
上でも振動を効率良く吸収できるため、回転数４万rpm
まで安定して運転できた。
【図面の簡単な説明】
第１図は第１実施例の紡績用スピンドルの縦断側面図、
第２図は第１実施例の紡績用スピンドルの第１図中II−
II線に沿う横断面図、第３図および第４図は第２および
第３実施例の高速スピンドルの縦断側面図、第５図は本
発明のスピンドルと従来の紡績用スピンドルに満管糸を
装着し、満管糸先端の振れを実測し、比較した線図、第
６図及び第７図は本発明のその他の実施例を示す縦断側
面図である。 図中 １……保持部材（ボルスタ）,2……端部軸受,3…
…首部軸受,4……スリーブ,5……緩衝材,7……伝動手段
（プーリ）,21……紡糸ボビン
フロントページの続き 審判の合議体 審判長 小原 英一 審判官 佐藤 雪枝 審判官 久保田 健 (56)参考文献 実公 昭34−12213（ＪＰ，Ｙ１) 実公 昭44−18018（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】回転体を回転可能に装備するスピンドル軸
    と、該スピンドル軸の一端部の間を支持する首部軸受
    と、該首部軸受を半径方向に対称的な緩衝部材を介して
    取り付ける固定的な保持部材と、該保持部材に支持され
    かつ前記スピンドル軸の他端部を軸支する端部軸受と、
    前記スピンドル軸を首部軸受の緩衝部材より該端部軸受
    に近接して配設されると共に伝動手段により回転連絡す
    る回転駆動源とから成ると共に、前記伝動手段とスピン
    ドル軸の間には、該伝動手段又はスピンドル軸のいずれ
    か一方に接して回転する複数個の弾性遊星ころと、該遊
    星ころを回転可能に支承し固定的に配設する支承環とか
    ら成る摩擦伝動機構を内蔵したことを特徴とする高速ス
    ピンドル。
  2. 【請求項２】回転体を回転可能に装備するスピンドル軸
    と、該スピンドル軸の一端部の間を支持する首部軸受
    と、該首部軸受を半径方向に対称的な緩衝部材を介して
    取り付ける固定的な保持部材と、該保持部材に支持され
    かつ前記スピンドル軸の他端部を軸支する端部軸受と、
    前記スピンドル軸を首部軸受の緩衝部材より該端部軸受
    に近接して配設されると共に伝動手段により回転連絡す
    る回転駆動源とから成ると共に、前記伝動手段とスピン
    ドル軸の間には、該伝動手段又はスピンドル軸のいずれ
    か一方に接して回転する複数個の弾性遊星ころと、該遊
    星ころを支承し遊星ころと共に公転し前記伝動手段又は
    スピンドル軸のいずれか一方に連結し一体回転する支承
    環とを摩擦伝動可能に配設して成る摩擦伝動機構を内蔵
    したことを特徴とする高速スピンドル。
  3. 【請求項３】前記回転体は紡糸ボビンから成ることを特
    徴とする前記特許請求の範囲第（１）項又は第（２）項
    のいずれか一に記載のリング式精紡機及び撚糸機におけ
    る高速スピンドル。
  4. 【請求項４】前記緩衝部材は、半径方向に多数の小さな
    間隙を有する弾性体と、その間隙に満たされたオイルに
    よって構成されることを特徴とする前記特許請求の範囲
    第（１）項又は第（２）項のいずれか一に記載の高速ス
    ピンドル。
JP60069581A 1985-04-02 1985-04-02 高速スピンドル Expired - Lifetime JPH089811B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60069581A JPH089811B2 (ja) 1985-04-02 1985-04-02 高速スピンドル
US06/843,759 US4681492A (en) 1985-04-02 1986-03-25 High-speed spindle
EP86104278A EP0197457B1 (en) 1985-04-02 1986-03-27 High-speed spindle
DE8686104278T DE3671505D1 (de) 1985-04-02 1986-03-27 Hochgeschwindigkeitsspindel.

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60069581A JPH089811B2 (ja) 1985-04-02 1985-04-02 高速スピンドル

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Publication Number Publication Date
JPS61231228A JPS61231228A (ja) 1986-10-15
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EP (1) EP0197457B1 (ja)
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