JPS6035560Y2 - 旋削機における主軸回転機構 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は超精密加工を要する施削機において、回転モー
タから発生する振動を防止した主軸回転機構に関する。

一般に施盤等においてワークを固定した主軸を高速回転
させる際し、モータやベルト等主軸動力源から発生する
振動がワークに伝わってこれを微振動させることがある
。

この振動の巾には大小の差があり、通常は切削精度に及
ぼす誤差範囲内にある為、特に問題としない場合が多い
が、ワークが小形となり、且つ数ミクロン以内の切削精
度が要求される超精密加工機の場合、モータの発生する
振動が主軸の回転精度に大きく影響し、ワークの真円度
、又は仕上面精度に、悪影響を与える外、ダイヤモンド
等より成るバイト刃先の偏摩耗を促進して寿命を短縮す
る難点をもたらすことになる。

本考案は上記に鑑みなされたものであって、超精密加工
機に適用して有用な主軸の回転機構を得ることを目的と
しており、主としてワーク切削時にモータ等回転動力源
に起因する振動の影響を皆無とした施削機における主軸
回転機構を得ることを主目的としている。

第１図は本考案の第一実施例を示す要部斜視図であり、
第２図は同側面断面図である。

１は回転動力源としてのモータであり、本例では電動モ
ータを採用している。

モータ１の基部２は締付ボルト３によってフランジ４に
固定してあり、該フランジ４は移動テーブル５と一体に
形成されている。

移動テーブル５は流体圧シリンダ６のロンド（図示省略
）と連結し、複数の案内面７上を跨つて摺動可能となっ
ている。

流体圧シリンダ６の一端側は基台８の一端側と結合固定
されている。

モータ１の出力側には回転軸９が突出し、且つキー１０
によって連結回動する円筒状のフランジ１１と、一端が
円錐状の凸形連結部材１２中に削設された円環状溝１３
間にスプリング１４が挿圧されて挿嵌しである。

更に回転軸９の先端部には螺子部９′を設け、ストッパ
１５を螺合して止めねじ１５′により該ストッパ１５を
固定し、連結部材１２がスプリング１４の挿圧力により
軸方向へ逸脱するのを防止している。

一方凸形連結部材１２と対向して配置された凹形連結部
材１６を設は凹形連結部材１６と凸形連結部材１２間に
摩擦パッド１７を介装し、該凸形連結部材１２の円錐面
１２′上に貼着させている。

凹形連結部材１６は主軸２０の後端部１８に嵌挿され、
ピン１９により固定され一体化して回転する。

第２図においてスプリング１４の挿圧力により摩擦パッ
ド１７を介して凸形連結部材１２と凹形連結部材１６は
連結され、摩擦により回転力を伝達するように機能する
。

また回転軸９と主軸２０の軸心は一致するように構成さ
れている。

２１は主軸２０に対して連結片２２によって連結したフ
ライホイールであ、主軸２０の螺部２３に螺入したナツ
ト２４によって、主軸２０に対する相対的位置を不動と
して取り付けてあり、主軸２０の回転と連動して回転す
る。

主軸２０は、基台８の上部において空気静圧軸受機構８
′によって保持される。

即ち主軸２０の略中央部にフランジ２５が突設してあり
、一方エアポンプ２６より配管された給送路２７は基台
および空気静圧軸受機構８′内を挿通して主軸２０に対
するラジアル方向のポケット２８．２８及び前記フラン
ジ２５の両側よりスラスト方向のポケット２９．２９に
接続され、夫々のポケットより圧縮空気を噴出して主軸
２０を浮動支持する。

主軸２０と一体化して回転する各構成物はバランスのと
れた精度が考慮された構成としている。

３０は基台８の内側で且つフライホイール２１に近接し
て設けた回転センサである。

第１実施例の動作態様は以下の通りである。

主軸２０の先端部２０′には図示しないチャック機構が
付設され、ワークを強固に把持する。

該ワークに対抗して装備した刃物台よりバイトを突出さ
せ該バイトの先端をワークに近接せしめる。

超精密加工に供するワークはアルミニウム系などの軽合
金が多く、ダイアモンドバイトによる軽切削作業が主体
となっているので主軸２０側の回転トルクは比較的小さ
くて済む特徴がある。

流体圧シリンダ６を矢印Ａ方向に駆動すると主軸２０側
に連接した凹形連結部材１６と、モータ１側に設けたフ
ランジ１１よりスプリング１４によって付勢された凸形
連結部材１２が摩擦パッド１７を軸方向の主軸２０側へ
強く押し付け、いわばスプリング圧による摩擦クラッチ
が連結された状態となる。

上記によりモータ１を回転駆動させると、回転軸９の回
転が凸形連結部材１２、摩擦パッド１７、凹形連結部材
１６を介して主軸２０にそのまま伝達され、該主軸２０
を回転駆動させる。

従って、フライホイール２１も主軸０と同期して回転し
、モータ１の回転力を一時的に蓄積しながら回転する。

この際には末だワークとバイトとは接しておらず、切削
作業が開始されていない。

モータ１の回転速度を次第に上昇させて所期の回転数に
まで達したことを回転センサ３０が検知すると、次段の
切削動作に移行することになる。

すなわち、流体圧シリンダ６を逆方向即ち矢印方向へ移
動させることにより、スプリング１４の付勢力をなく腰
前記と逆の動作、即ち摩擦パッド１７に対する凸形連結
部材１２と凹形連結部材１６との連結を解き、押し付は
力がなくなり、両者が離間してモータ１と主軸２０とが
分離した状態となる。

しかるに主軸２０側にはフライホイール２１が連結され
ており、且つ主軸２０とともに高速回転しているので、
摩擦クラッチの作用が切れてもフライホイール２１の慣
性力によって主軸２０の回転は継続する。

即ちこの回転はモータ１とは分離され、フライホイール
２１の慣性力のみによる回転であるため、モータ１に起
因する振動が全く伝達されず、極めて回転精度が高精度
なしかも静論な回転が継続する。

本考案の主眼は上記のように得られたフライホイールの
慣性力による主軸の回転を利用して、ワークに対する超
精密な切削加工を実施する装置を得ることにある。

即ち摩擦クラッチを切り離した後にバイトとワークを接
触させて施削加工を開始する。

前述のようにアルミニウム系に対するダイヤモンドバイ
トの加工は軽切削である為、切削力は小さくて済む上、
主軸が空気静圧軸受機構によって浮動支持されているの
で、主軸の空転トルクも小さい。

よってフライホイールの慣性力のみによってもワークに
対する施削を充分に実施可能である。

更に切削に限らず、ワークの鏡面仕上を行う場合には主
軸の回転速度の影響がほとんどないので、精度の良い切
削が行える。

回転センサ３０は主軸２０の回転数を検知し、一工程終
了後、次工程の施削に入るため再度クラッチをつないで
主軸の回転数を上昇させる場合において、あらかじめモ
ータ１を主軸２０の慣性力で回転している回転数と同期
させることによりスムーズにまた、相対的に静止した状
態でクラッチを連結するためにも有効に用いられる。

第３図は第１実施例に変更を加えたものであってフライ
ホイール２１及び２１′を主軸２０の先端部および後端
部の両側に均衡して設けて主軸回転時のバランスを良好
に保つ工夫を加えである。

即ちフライホイールは１個のみに限定されず、複数個装
設し得ることは当然である。

第４図は本考案の第２実施例を示す側面断面図である。

本実施例において第２図に示した実施例と同−構成部分
は同一番号で示しであるが、本例の特徴は装置が縦型で
あることと、且つ前記のスプリング圧による摩擦クラッ
チ作用に代えて電磁クラッチを採用した構成にある。

即ち回転軸９の先端にはロータ３１が取り付けられてあ
り、軸受３２を介して基台８と一体化されて構成された
空気静圧軸受機構８′の内方で固定されたステータ３３
と、主軸２０側と螺子３４により固定されたアーマチュ
ア３５が介挿され、図示しない公知の励磁源による磁力
によって回転軸９の回転力を摩擦より主軸２０及びこれ
に一体固定されたフライホイール２１に対して断接させ
る。

主軸２０及びフライホイール２１は空気静圧軸受機構８
′によって保持されているのは前例と同様であり、エア
ポンプ２６より配管された給送路２７がフライホイール
２１に対対するラジアル方向のポケット２８．２８及び
スラスト方向のポケット２９．２９に接続され、夫々の
ポケットより圧縮空気を噴出して主軸２０及びフライホ
イール２１を浮動支持する。

本例では回転力伝達分離手段が、シリンダ及び摩擦クラ
ッチに代えて電磁クラッチとした事により、構成を簡易
化できる利点がある。

第５図は実施例の第３の実施例を示す。

本実施例において第２実施例である第４図に示した例と
同−構成部分は同一番号で示しであるが、本例の特徴は
フライホイールを、支持筒３６と、ホイール部３６ａに
分割形成しておき、両者間に摩擦パッド３７を介入させ
て、回転中において支持筒３６よりホイール部３６ａを
分離可能に構成した点にある。

即ちエアポンプ２６より配管された給送路を２７ａと２
７ｂに分岐し、給送路を２７ａはラジアル方向のポケッ
ト部２８．２８と、スラスト方向のポケット部２９．２
９によって支持筒３６を浮動支持しており、一方給送路
２７ｂは更に給送路３８，３９に分岐し、給送路３８は
切換弁４０を介してホイール部３６ａに対するラジアル
方向のポケット部４１、スラスト方向のポケット部４２
に接続される。

一方給送路３９は二方向切換弁４３によって送気方向を
切換えつつ、中空シリンダ４４内のピストン４５の両側
にエアを給送し得るように構成されている。

これによって中空シリンダ４４内のピストンロッド４６
が上下方向に摺動可能となって、該ピストンロッド４６
と一体に構成した円筒状の浮動支持部４７が上下方向に
移動し、この動作によってホイール部３６ａと支持筒３
６をつなぐ摩擦パッド３７よりホイール部３６ａのみ浮
上させて、両者の結合を分離させることができる。

切削作業を行なう場合には、二方向切換弁４３によりピ
ストン４５を下降させたのち、切換弁４０を動作させる
ことで、浮動支持部４７へのエアの給送を断ち、ホイー
ル部３６ａの自重により摩擦パッド３７を介した支持筒
３６との摩擦力により、主軸２０、支持筒３６、および
ホイール部３６ａは一体的に同期して回転し、慣性力が
得られるように構成されている。

尚、電磁クラッチその他の部分の構成は第４図に示した
例と同一であるから詳細な説明は省略する。

上記第３実施例によれば、フライホイール２を支持筒３
６とホイール部３６ａに分割形威しであるので、二方向
切換弁４３の操作によってホイール部を支持筒３６より
切離すことが任意に可能となる。

仮に主軸２０の回転数が上昇し、且つ目的とする切削作
業が終了して次段の作業に移行する為、一旦主軸２０の
回転を停止させたい場合には、前記ピストンロッド４６
を浮上させてホイール部３６ａをＸ方向へ浮上させると
、支持筒３６に対するホイール部３６ａの回転慣性力が
伝達されなくなって主軸側の回転が直ちに停止し、スム
ーズに且つ短時間のうちに次段の作業に移行することが
できる。

以上本考案の要旨に関し、第１〜第３実施例を用いて詳
細な説明を行ったが、本考案によれば、超精密加工を実
施する際に、モータやベルト等回転動力源に基づく振動
が主軸に伝達されないという大きな特徴があり、ワーク
に対する切削精度を高めてワークの真円度又は仕上面精
度が極めて高精度となる利点が発揮する。

通常ダイヤモンドバイトによる軽切削の場合、仕上面精
度が回転切削速度に影響されない特徴がある為フライホ
イールの慣性力のみて一工程を終了させることができる
。

また、作業中主軸側の回転数が低下した場合、再度回転
力の伝達分離手段を接続して主軸の回転数を上昇させ、
再び切削作業を継続することもできる。

この場合、主軸とモータを連結している間は切削作業を
中断することは勿論である。

フライホイールは１個に限定されず、複数個取付けてバ
ランスをより良く保つことも可能であり、且つフライホ
イールに対して直接ワークチャック機構を設けても良い
。

回転力の伝達及び分離手段にはスプリング圧を利用した
摩擦クラッチ又は電磁クラッチを用いるのが好適である
。

本考案は上述の種々の利点の外、刃物台側に固着したバ
イトの振動による損傷又は偏摩耗を防止し、長寿命化が
はかられるメリットもあり、各種の施削機に適用して有
効に用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例を示す斜視図であり、第２
図は同側面断面図であり、第３図はフライホイール２１
の改良を加えた部分断面図、第４図は本考案の第２実施
例を示す側面断面図、第５図は本考案の第３実施例を示
す側面断面図である。 １・・・・・・モータ、２・・・・・・基部、３・・・
・・・締付ボルト、４・・・・・・フランジ、５・・・
・・・移動テーブル、６・・・・・・流体圧シリンダ、
７・・・・・・案内面、訃・・・・・基台、９・・・・
・・回転軸、１２・・・・・・連結部材、１４・・・・
・・スプリング、１５・・・・・・ストッパ、１６・・
・・・・凹形連結部材、１７・・・・・・摩擦パッド、
１９・・・・・ピン、２０・・・・・・主軸、２１・・
・・・・フライホイール、２２・・・・・・連結片、２
３・・・・・・螺切部、２４・・・・・・ナツト、２５
・・・・・・フランジ、２６・・・・・・エアポンプ、
２７・・・・・・給送路、２８．２９・・・・・・ポケ
ット、３０・・・・・・回転センサ、３１・・・・・・
ロータ、３２・・・・・・軸受、３３・・・・・・ステ
ータ、３５・・・・・・アーマチュア、３６・・・・・
・支持筒、３６ａ・・・・・・ホイール部、３７・・・
・・・摩擦パッド、３８，３９・・・・・・給送路、４
０・・・・・・切換弁、４１．４２・・・・・・ポケッ
ト部、４３・・・・・・二方向切換弁、４４・・・・・
・中空シリンダ、４５・・・・・ゼストン、４６・・・
・・・ピストンロンド。

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）主軸と該主軸に回転を与える回転動力源と、前記
   主軸と一体的に取付けられるフライホイールと、主軸と
   回転動力源との間にあって主軸に回転力伝達分離手段の
   出力部を回転動力源側に回転力伝達分離手段の入力部を
   設けた回転力伝達分離手段とからなり、施削時には前記
   回転力伝達分離手段によって回転動力源と主軸を分離し
   て、フライホイールの慣性力により主軸を回転させるこ
   とを特徴とする施削機による主軸回転機構。
2. （２）主軸は空気静圧軸受機構によって浮動支持されて
   戒る実用新案登録請求の範囲第（１）項記載の施削機に
   おける主軸回転機構。
3. （３）フライホイールは主軸上に複数個装設して成る実
   用新案登録請求の範囲第（１）項記載の施削機における
   主軸回転機構。
4. （４）フライホイールは、軸受て回転自在に支持され、
   かつ回転中に切離し装置で主軸より分離可能に構成して
   なる実用新案登録請求の範囲第（１）項記載の施削機に
   よる主軸回転機構。
5. （５）フライホイールはワークのチャック機構を具備し
   てなる実用新案登録請求の範囲第（１）項記載の施削機
   における主軸回転機構。