JPS6352941A - 精密加工装置における回転動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、真空チャックにより工作物をクランプして比
較的軽荷重の加工を行う超精密旋盤等の精密加工装置に
おいて主軸を駆動するのに使用する回転動力伝達装置に
関する。

〔従来技術〕

この種の超精密旋盤においては、主軸駆動モータの振動
や軸方向・半径方向のスラストが工作物を支持する主軸
に伝わって工作物の加工精度を低下させないように、主
軸駆動モータにより回転駆動される駆動軸を主軸から分
離して同軸に設け、回転のみを伝えるダイヤフラムカッ
プリング等の弾性軸継手あるいは磁気カップリング等の
非接触型軸継手により主軸と駆動軸とを連結したものが
ある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

かかる従来技術において使用されるダイヤフラムカップ
リングや磁気カンプリング等の軸継手は気密性がないの
で、主軸に真空チャックを設けた場合には軸継手を介し
て駆動軸側より真空チャックを付勢することができない
。このために真空チャックの付勢は、軸継手と並列に可
撓性の管継手を設けて駆動軸側から行うか、あるいは主
軸受を介して直接主軸に行わなければならない。そして
、前者の場合には軸継手と管継手の両方を必要とするの
で構造が複雑となり、後者の場合には主軸の構造が複雑
になると共に不釣合が生じ易いので主軸に振動が生じ易
くなるという問題がある。また磁気カップリングのよう
に伝達トルクが小さいものの場合は、起動・停止に際し
て主軸を急速に加速または減速することができないので
、加工のサイクルタイムが増大して生産性が低下すると
いう問題がある。本発明は主軸と駆動軸を、伝達トルク
は比較的小さいが気密性のあるベローズカップリングで
連結すると共に外部からの操作により係合・離脱可能な
摩擦カップリングをベローズカンプリングと並列に設け
て上記各問題点を解決したものである。

〔問題点を解決するための手段〕

このために本発明による精密加工装置における回転動力
伝達装置は、添付図面に例示する如く、軸受装置１０に
より軸承され前端に真空チャック６０を設けた主軸２０
と、この主軸の後側に同主軸と同軸に前記軸受装置１０
により軸承されて主軸駆動モータ３５により回転駆動さ
れる駆動軸３０と、前記主軸２０と駆動軸３０を連結す
る軸継手Ａを備えてなる精密加工装置における回転動力
伝達装置において、前記軸継手Ａは、前記主軸２０及び
駆動軸３０の互いに対向する端部２５．３２にそれぞれ
気密に固定される一対の端部材４１゜４２及び両端がそ
れぞれ前記両端部材４１．４２に一体的に気密に固着さ
れたヘローズ４３を備えたベローズ力、プリング４０と
、前記互いに対向する端部２５，３２の間に設けられ外
部からの操作により係合・離脱される摩擦カップリング
５０よりなり、前記真空チャック６０には前記主軸２０
に形成された主軸管路６１及び前記ベローズカップリン
グ４０を通して前記駆動軸３０側より真空圧を印加また
は解除するよう構成したことを特徴とするものである。

〔作用〕

主軸２０に形成された主軸管路６１及びベローズカップ
リング４０を通して駆動軸３０側より真空圧が印加また
は解除される真空チャック６０により、工作物は主軸２
０の前端部にクランプ・アンクランプされる。工作物が
クランプされた主軸２０を主軸駆動モータ３５により停
止状態から所定の加工回転速度まで加速する場合は、摩
擦カップリング５０を係合させ主軸２０と駆動軸３０の
間の伝達トルクを増大させて行う。主軸２０が所定の加
工回転速度に達すれば摩擦カンブリング５０を解除し、
ベローズカップリング４０のみを介して主軸２０と駆動
軸３０を連結し、主軸駆動モータ３５により主軸２０を
回転駆動して真空チャック６０にクランプされた工作物
に対し軽荷重の加工をする。加工終了後は再び摩擦カン
プリング５０を係合させ、駆動軸３０側にブレーキを掛
けて主軸２０を停止させる。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明によれば、加工状態における回転動
力は、軸方向、半径方向及び曲げ方向に可ｔＱ性があり
かつ気密性のあるベローズカップリングのみにより駆動
軸から主軸に伝達されるので主軸駆動モータの振動が主
軸に伝わることがなく加工粘度を向上させることができ
ると共に、主軸と駆動軸の間に特別な可撓性管継手を用
いな（でも駆動軸側から真空チャックを付勢することが
可能となり、構造を簡略化することができる。また、主
軸と駆動軸の間にベローズカップリングと並列に外部か
らの操作により係合・１ｉｌｔｔ脱可能な摩擦カップリ
ングを設けたので、主軸の起動及び停止の際にはこの摩
擦カンブリングを係合させ駆動軸との間の伝達トルクを
増大させて、急速な加速・減速が可能となり、これによ
り加工サイクルタイムを減少させて生産性を向上させる
ことができる。

〔実施例〕

以下に、本発明の一実施例を添付図面により説明する。

第１図に示す如く、主軸受１２．駆動軸受１６及びこの
両軸受を支持する基台１１により軸受装置１０が構成さ
れている。主軸受１２は主軸台１３と、主軸２０を多少
の軸受間隔をおいて支持する軸受金１４よりなり、流体
人口１５ａより導入された加圧流体（例えば、圧縮空気
）が通路１５を経て軸受金１４のラジアル面１４ａ及び
スラスト面１４ｂに供給されて、主軸２０を回転のみ自
在に軸承している。同様に、駆動軸受１６は駆動軸台１
７と軸受金１８よりなり、流体入口１９ａから導入され
た加圧流体が通路１９より軸受金１８のラジアル面１８
ａ及びスラスト面１８ｂに供給されて、駆動軸３０を回
転のみ自在に軸承している。駆動軸３０は主軸２０の後
側に同軸に軸承され、両軸２０，３０の対向する端部２
５，３２は、ベローズカ・７プリング４０と摩擦カップ
リング５０よりなる軸継手Ａにより連結されている。

駆動軸３０の後部にはビルトインタイブの主軸駆動モー
タ３５が設けられている。

第１図に示す如（、主軸２０は、セラミックス等の低熱
膨張係数素材よりなる主軸本体２１と、それぞれ前端及
び後端より主軸本体２１に同軸に嵌合挿入された結合軸
２２及び結合部材２３と、この両部材２２．２３を主軸
本体２１に一体結合する締付ボルト２４と、結合部材・
２３の後端に主軸本体２１と同軸にボルト止めされた後
端部２５よりなり、結合軸２２、締付ボルト２４及び後
端部２５には主軸２０を同軸に貫通する主軸管路６１が
形成されている。主軸２０の前端には結合軸２２を介し
て真空チャック６０が同軸にボルト止めされ、この真空
チャック６０は主軸管路６１を通して供給される真空圧
により回路の工作物をチャックするようになっている。

第１図に示す如く、駆動軸３０は、駆動軸本体３１と、
この駆動軸本体３１と同軸にその前端と後端にそれぞれ
ボルト止めされた前端部３２及び突出部３３よりなり、
各部材３１，３２．３３には駆動軸６０を同軸に貫通す
る駆動軸管路６２が形成されている。ビルトインタイブ
の主軸駆動モ“−タ３５のロータ３７は駆動軸本体３１
後部のテーバ面に嵌合されてナツトにより締付固定され
、主軸駆動モータ３５のステータ３８はハウジング３６
を介して駆動軸台１７の後側に固定されている。ハウジ
ング３６の後端には端Ｆｉ６５が固定され、その中央に
固定された継手部材６３内には、シール６４を介して突
出部３３が気密に挿入されている。継手部材６３は回路
の真空源に接続され、駆動軸管路６２．ベローズカップ
リング４０及び主軸管路６１を介して真空チャック６０
に真空圧を印加または解除してこれを作動させるように
なっている。

軸継手Ａの一部を構成するベローズカップリング４０は
、主として第２図に示す如く、フランジ状をなす互いに
同一形状の一対の端部材４１，４２と、薄い全屈により
成形されたベローズ４３よりなり、ベローズ４３の両端
はろう付は等によりそれぞれ各端部材４１．４２に同心
的にかつ一体的に気密に固着されている。主軸２０及び
駆動軸３０の互いに対向する端部２５，３２の先端は、
０リングを介して各端部材４１．４２のボス部内に気密
に嵌合され、押ねじ等により固定される。

これにより主軸２０と駆動軸３０は半径方向、軸方向及
び曲げ方向に弾性撓み可能に、かつ回転動力伝達可能に
連結され、また、各端部２５，３２に形成されて主軸管
路６１及び駆動軸管路６２の一部を形成する貫通孔６１
ａ、６２ａは気密に連通される。

軸継手への他の一部をなす摩擦カンプリング５０はベロ
ーズカップリング４０と並列に、かつ係合・離脱可能に
主軸２０と駆動軸３０を連結する　　　。

ものであり、主として第２図〜第４図に示す如（、駆動
軸３０の前端部３２にキー及び押ねじを介して固定され
た駆動円板５１．この駆動円板５１とフランジ部３２ａ
の間にて前端部３２に回転自在に嵌合支持された摩擦板
５２及びベローズカップリング４０を囲むように主軸２
０の後端部２５と一体に形成された筒状の被動部材５３
を主要な構成部材としている。摩擦板５２の外周に半径
方向に突出して設けられた２個の円柱状の突起５２ａは
被動部材５３の後端に形成された２１１１！Ｉの切欠き
５３ａ内に位置し、これにより摩擦板５２と被動部材５
３は軸方向に多少相対移動可能で共に回転するよう互い
に係合している。また、先端部３２のフランジ部３２ａ
を介して駆動軸３０に固定された環状部材５４の筒部は
摩擦板５２のボス部の外周に気密にかつ摺動可能に嵌合
している。第１図に示す如く、駆動軸３０の中間部には
駆動軸受１６との間に非接触回転接手７０が設けられ、
駆動軸台１７に形成された通路７１から加圧流体（例え
ば圧縮空気）を導入すれば、その圧力は非接触回転接手
７０及び駆動軸３０内に形成された通路７２を経て、先
端部３２のフランジ部３２ａ。

摩擦板５２のボス部及び環状部材５４により囲まれた空
間内に印加され、この圧力により摩擦板５２は駆動円板
５１に押圧されて摩擦係合され、駆動軸３０の回転動力
は主軸２０に伝達されるようになる。

真空チャック６０の吸着面には、鏡面切削加工されるア
ルミニウムディスク等の軽荷重の加工がなされる工作物
が当接され、駆動軸管路６２．へローズカップリング４
０及び主軸管路６１を介して駆動軸３０側より印加され
る真空圧力により吸着される。この状態において通路７
１に加圧流体を導入し、非接触回転接手７０及び通路７
２を介して圧力を印加して摩擦カンブリング５０を結合
した後、主軸駆動モータ３５を起動させて主軸２０を所
定の加工回転速度まで急速に加速する。軸継手Ａは摩擦
カンブリング５０の結合により伝達トルクが増大してい
るので、加工回転速度までの加速を急速に行って主軸２
０と駆動軸３０の間の伝達トルクが増大してもこれに耐
えることができる。次いで、通路７１への圧力流体の導
入をＩＷ餘して摩擦カップリング５０の結合を解除した
後、工作物の鏡面切削加工を行う。この状態においては
主軸２０はベローズカップリング４０のみを介して駆動
軸３０に連結されているので、主軸駆動モータ３５等に
よる駆動軸３０の振動が主軸２０に伝わることはなく、
従って工作物の加工精度を向上させることができる。な
お、この状態においては主軸２０と駆動軸３０の間の伝
達トルクは工作物の加工反力によるもののみであるので
比較的小さく、ベローズカップリング４０のみで充分に
耐えることができる。工作物の加工終了後は通路７１に
再び圧力流体を導入して摩擦カップリング５０を結合し
、軸継手への伝達トルクを増大させて駆動軸３００１１
１にブレーキを掛けて主軸２０を急速に減速して停止さ
せる。

上述の如く、本実施例によれば主軸２０の振動を防止し
て工作物の加工精度を向上させることができ、また工作
物の加工の前後における主軸２０の起動・停止の際の加
速・減速を急速に行うことができるので、加工サイクル
タイムを減少させて生産性を向上させることができる。

また、主軸２０は真空チャック６０とこれに真空圧を供
給する簡単な主軸管路６１を備えるのみで複雑な加工を
必要としないので、温度変化による加工精度低下を防ぐ
ために被加工性を考慮することなく適切な材質を選択す
ることができ、また不釣合が生ずるおそれもなくなり、
−層加工精度を向上させることが可能である。

なお、上記実施例においては、摩擦カンブリング５０と
して流体圧により作動する例につき説明したが、これに
限らず例えば電磁石等により作動して係合・離脱する摩
擦カップリングを使用することも可能である。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明による精密加工装置における回転動力
伝達装置の一実施例を示し、第１図は全体の長手方向断
面図、第２図は要部の長手方向断面図、第３図は第２図
のＤＩ−Ｉｌｌ断面図、第４図は第２図の１ｖ視図であ
る。 符号の説明 ｌＯ・・・軸受装置、２０・・・主軸、２５・・・端部
（１＆端部）、３０・・・駆動軸、３２・・・端部（前
端部）、３５・・・主軸駆動モータ、４０・・・ベロー
ズカップリング、４１．４２・・・端部材、４３・・・
ベローズ、５０・・・摩擦カップリング、６０・・・真
空チャック、６１・・・主軸管路、Ａ・・・軸継手。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 軸受装置により軸承され前端に真空チャックを設けた主
   軸と、この主軸の後側に同主軸と同軸に前記軸受装置に
   より軸承されて主軸駆動モータにより回転駆動される駆
   動軸と、前記主軸と駆動軸を連結する軸継手を備えてな
   る精密加工装置における回転動力伝達装置において、前
   記軸継手は、前記主軸及び駆動軸の互いに対向する端部
   にそれぞれ気密に固定される一対の端部材及び両端がそ
   れぞれ前記両端部材に一体的に気密に固着されたベロー
   ズを備えたベローズカップリングと、前記互いに対向す
   る端部材の間に設けられ外部からの操作により係合・離
   脱される摩擦カップリングよりなり、前記真空チャック
   には前記主軸に形成された主軸管路及び前記ベローズカ
   ップリングを通して前記駆動軸側より真空圧を印加また
   は解除するよう構成したことを特徴とする精密加工装置
   における回転動力伝達装置。