JP2014091172A - 研削スピンドル - Google Patents

Abstract

【課題】構成が簡単で、クイル内部の駆動軸と砥石軸との角度が大きい場合でも、安定して大きな高速回転動力を砥石に伝達することができる研削スピンドルを提供する。
【解決手段】クイル１の先端に配された、砥石軸支持体１０より外に突出した突出端に砥石１５が取り付けられた砥石軸１２の回転軸線Ｙがクイル１の内部に配された駆動軸２の軸線Ｘに対して傾けて設けられた研削スピンドルにおいて、前記駆動軸２の回転動力を前記砥石軸１２に伝達する手段として、前記駆動軸２と前記砥石軸１２の対向端部間を非接触で連結して磁力により前記駆動軸２の回転動力を前記砥石軸１２に伝達する磁気カップリング２０が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、研削盤に使用される研削スピンドルのうち、クイルの先端に配された砥石の回転軸がクイルの内部に配された駆動軸に対して傾けて設けられた研削スピンドルに関する。

砥石の回転軸線を主軸に対し傾けて研削するねじ研削盤では、ねじ溝（例えば、ボールナットのねじ溝）のリード角に等しい角度だけ砥石の回転軸線を主軸に対して傾け、ねじ溝の断面形状と同一形状に成形された砥石をねじ溝に沿って移動させながら研削することにより、正確な形状にねじ溝を加工している。

この場合、砥石台に装着されたクイルの内部の駆動軸と砥石の回転軸とが角度を持った関係にあるので、例えば、両軸の対向端部間に伝動装置を介在させて、クイル内部の駆動軸の回転を砥石の回転軸に伝達するようにしている。

その伝動装置の例として、特許文献１や特許文献２には、可撓軸（駆動ワイヤ）や傘歯車を用いて、クイル内部の駆動軸の回転を砥石の回転軸に伝達するものが開示されている。

また、特許文献３や特許文献４には、駆動軸や伝動装置を用いずに、砥石と同軸に設けられたタービンにクーラントや圧縮空気を吹き付けて砥石を駆動するものが開示されている。

特開昭５５−５８９１９号公報 特開２０００−７４０４６号公報 特開平４−２５６５７１号公報 特開２０００−５２１４８号公報

ところで、可撓軸を用いる方式は、可撓軸が回転中に暴れたりするのを抑える機構を設ける必要があるため、構成が複雑になる。また、可撓軸自体が消耗品であるため、交換コストや交換手間がかかり、さらに、可撓軸には弾性限界があるため、砥石の傾斜角度を大きくできない等の問題があった。また、傘歯車を用いる方式は、傘歯車が接触しながら回転するものであるため、摩耗や騒音の課題が生じ、また、高速回転を伝達することが難しい。さらに、タービンを流体の力で回転させる方式は、大きな回転動力を伝達できないという課題があった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、構成が簡単で、クイル内部の駆動軸と砥石軸との角度が大きい場合でも、安定して大きな高速回転動力を砥石に伝達することができる研削スピンドルを提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成によって達成される。
（１） クイルの先端に配された砥石の回転軸線が前記クイルの内部に配された駆動軸の軸線に対して傾けて設けられた研削スピンドルにおいて、
前記駆動軸の回転動力を前記砥石の回転軸に伝達する手段として、前記駆動軸と回転軸の対向端部間を非接触で連結して磁力により前記駆動軸の回転動力を前記回転軸に伝達する磁気カップリングが設けられていることを特徴とする研削スピンドル。
（２） 前記磁気カップリングは、前記駆動軸と回転軸の対向端部の一方に結合された筒状部材と、他方に結合されて前記筒状部材の内部に非接触で挿入された軸状部材とからなり、前記筒状部材の内周面と、該内周面に対向する前記軸状部材の外周面とに、前記磁力を発生する磁石が配列されていることを特徴とする上記（１）に記載の研削スピンドル。
（３） 前記磁気カップリングは、前記駆動軸と回転軸の対向端部のそれぞれに結合され、外周面を互いに非接触で近接させた一対の傘状部材からなり、前記傘状部材の互いに対向する外周面に、前記磁力を発生する磁石が配列されていることを特徴とする上記（１）に記載の研削スピンドル。

本発明の研削スピンドルによれば、磁気カップリングを用いて非接触でクイル内部の駆動軸と砥石の回転軸の対向端部間を連結し、駆動軸の回転動力を、駆動軸に対して傾斜した砥石の回転軸に伝えるので、砥石の回転軸線の傾斜角度が大きい場合でも、また、駆動軸と回転軸との角度に誤差があっても、安定して大きな高速回転動力を砥石に伝達することができる。従って、大リードのナット加工にも容易に対応することができる。また、磁気カップリングは構成が単純な上、非接触で回転を伝えるものであるから、可撓軸を用いる場合のように消耗品が出ないし、傘歯車を用いる場合のように摩耗や騒音が発生することもない。

本発明の第１実施形態の研削スピンドルの断面図である。 本発明の第２実施形態の研削スピンドルの断面図である。

以下、本発明の各実施形態に係る研削スピンドルを図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
第１実施形態の研削スピンドルでは、図１に示すように、円筒状のクイル１は、クイル保持体３を介して研削盤の砥石台（図示せず）に保持されている。クイル１の軸線は研削盤の主軸（図示せず）の軸線と平行に設定されている。

クイル１及びクイル保持体３の内部には支持穴１ａ、３ａが設けられており、これら支持穴１ａ、３ａには、それぞれ背面組合せされた複数の軸受４、５を介して、駆動軸２が回転自在に収容されている。この場合、駆動軸２の軸線Ｘは、クイル１の中心軸線と一致している。クイル１の先端には、砥石軸支持体１０が設けられており、砥石軸保持体１０には、駆動軸２の軸線Ｘに対して角度α１だけ傾斜した貫通孔１１が設けられている。この貫通孔１１には、背面組合せされた複数の軸受１４を介して砥石軸（回転軸）１２が回転自在に支持されており、これにより、砥石軸１２の回転軸線Ｙは、駆動軸２の軸線Ｘに対して角度α１だけ傾斜した状態に設定されている。

砥石軸１２の先端は砥石軸支持体１０より外に突出しており、その突出端に円盤状の砥石１５が取り付けられている。なお、砥石軸支持体１０の先端面は、砥石軸１２の回転軸線Ｙに対して直交する傾斜端面１０ａとして形成されており、この傾斜端面１０ａに、軸受１４の外輪押え１６が固定されている。

砥石軸１２の基端部は駆動軸２の先端部に近接して配されており、これら砥石軸１２と駆動軸２の対向端部間が磁気カップリング２０により非接触で連結されている。磁気カップリング２０は、磁力を用いて駆動軸２の回転動力を砥石軸１２に伝達するもので、駆動軸２の対向端部に結合された筒状部材２１と、砥石軸１２の対向端部に結合されて筒状部材２１の内部に非接触で挿入された軸状部材２２とから構成されている。そして、筒状部材２１の内周面と、筒状部材２１の内周面に対向する軸状部材２２の外周面とに、磁力を発生する磁石２１ａ、２２ａが配列されている。なお、筒状部材２１を砥石軸１２の対向端部に結合し、軸状部材２２を駆動軸２の対向端部に結合するようにしてもよい。

このように構成された研削スピンドルによれば、磁気カップリング２０を用いて非接触でクイル１の内部の駆動軸２と砥石軸１２の対向端部間を連結し、駆動軸２の回転動力を、駆動軸２に対して傾斜した砥石軸１２に伝えるので、砥石軸１２の傾斜角度α１が大きい場合でも、また、傾斜角度α１に誤差があっても、安定して大きな高速回転動力を砥石軸１２に伝達することができる。従って、大リードのナット加工にも容易に対応することができる。

また、磁気カップリング２０は、磁石２１ａ、２２ａをそれぞれ備えた筒状部材２１と軸状部材２２を非接触状態で配置しており、構成が単純な上、非接触で回転を伝えるものであるから、従来の可撓軸を用いる場合のように消耗品が出ないし、傘歯車を用いる場合のように摩耗や騒音が発生することもない。
また、この磁気カップリング２０の場合、筒状部材２１の内部に軸状部材２２が挿入されているので、クイル１の内部の駆動軸２と砥石軸１２の対向端部が近接している場合に好適に使用することができる。また、筒状部材２１の内部に軸状部材２２が挿入されているので、スペースをとらないコンパクトな構成で、駆動軸２と砥石軸１２を非接触で連結することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態の研削スピンドルでは、図２に示すように、円筒状のクイル５１は、クイル保持体３を介して研削盤の砥石台（図示せず）に保持されている。クイル５１の軸線は研削盤の主軸（図示せず）の軸線と平行に設定されている。

クイル５１及びクイル保持体３の内部には支持穴５１ａ、３ａが設けられており、これら支持穴５１ａ、３ａには、それぞれ背面組合せされた複数の軸受４、５を介して、駆動軸５２が回転自在に収容されている。この場合、駆動軸５２の軸線Ｘは、クイル５１の中心軸線と平行で且つ一定の距離だけオフセットした位置に設定されている。クイル５１の先端部には、駆動軸５２の軸線Ｘに対して角度α２だけ傾斜した別の支持穴６１が設けられており、この支持穴６１には、複数の軸受６４を介して砥石軸（回転軸）６２が回転自在に支持されている。これにより、砥石軸６２の回転軸線Ｙは、駆動軸５２の軸線Ｘに対して角度α２だけ傾斜した状態に設定されている。

砥石軸６２の先端はクイル５１の先端より外に突出しており、その突出端に円盤状の砥石１５が取り付けられている。なお、クイル５１の先端面は、砥石軸６２の回転軸線Ｙに対して直交する傾斜端面５１ｂとして形成されており、この傾斜端面５１ｂに、軸受６４の外輪押え６６が固定されている。

砥石軸６２の基端部と駆動軸５２の先端部は間隔をあけて配されており、これら砥石軸６２と駆動軸５２の対向端部間が磁気カップリング７０により非接触で連結されている。この場合の磁気カップリング７０は、駆動軸５２と砥石軸６２の対向端部のそれぞれに取り付けられた一対の傘状部材７１、７２から構成されている。これら一対の傘状部材７１、７２は、外周面を互いに非接触で近接させた状態で組み合わせられており、傘状部材７１、７２の互いに対向する外周面に、磁力を発生する磁石７１ａ、７２ａが周方向に並んで複数配列されている。

このように構成された研削スピンドルによれば、磁気カップリング７０を用いて非接触でクイル５１の内部の駆動軸５２と砥石軸６２の対向端部間を連結し、駆動軸５２の回転動力を、駆動軸５２に対して傾斜した砥石軸６２に伝えるので、砥石軸６２の傾斜角度α２が大きい場合でも、また、傾斜角度α２に誤差があっても、安定して大きな高速回転動力を砥石軸６２に伝達することができる。従って、大リードのナット加工にも容易に対応することができる。

また、磁気カップリング７０は、磁石７１ａ、７２ａをそれぞれ有する両傘状部材７１、７２を非接触状態で配置しており、構成が単純な上、非接触で回転を伝えるものであるから、従来の可撓軸を用いる場合のように消耗品が出ないし、傘歯車を用いる場合のように摩耗や騒音が発生することもない。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

１，５１ クイル
２ 駆動軸
１２，６２ 砥石軸（回転軸）
２０，７０ 磁気カップリング
２１ 筒状部材
２２ 軸状部材
２１ａ，２２ａ 磁石
７１，７２ 傘状部材
７１ａ，７２ａ 磁石
Ｘ 駆動軸の軸線
Ｙ 砥石軸の回転軸線

Claims (3)

1. クイルの先端に配された砥石の回転軸線が前記クイルの内部に配された駆動軸の軸線に対して傾けて設けられた研削スピンドルにおいて、
   前記駆動軸の回転動力を前記砥石の回転軸に伝達する手段として、前記駆動軸と回転軸の対向端部間を非接触で連結して磁力により前記駆動軸の回転動力を前記回転軸に伝達する磁気カップリングが設けられていることを特徴とする研削スピンドル。
2. 前記磁気カップリングは、前記駆動軸と回転軸の対向端部の一方に結合された筒状部材と、他方に結合されて前記筒状部材の内部に非接触で挿入された軸状部材とからなり、前記筒状部材の内周面と、該内周面に対向する前記軸状部材の外周面とに、前記磁力を発生する磁石が配列されていることを特徴とする請求項１に記載の研削スピンドル。
3. 前記磁気カップリングは、前記駆動軸と回転軸の対向端部のそれぞれに結合され、外周面を互いに非接触で近接させた一対の傘状部材からなり、前記傘状部材の互いに対向する外周面に、前記磁力を発生する磁石が配列されていることを特徴とする請求項１に記載の研削スピンドル。

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