WO2008072559A1 - マイクロスピンドル - Google Patents

Abstract

【課題】 小型で芯ブレの少ないマイクロスピンドルを提供する。【解決手段】 ギヤードモータ（１３）を有する駆動部（３）と、先端にドリル刃（４）が形成されたシャフト（６）、前記シャフト（６）を回転自在に支持する軸受（８ａ）、（８ｂ）及び前記軸受（８ａ）、（８ｂ）の内輪を予圧するコイルバネを有するスピンドル部（２）とが、前記ギヤードモータ（１３）の出力軸（１４）と前記シャフト（６）とがカップリング（１５）と凸部（５）で接続されて連れ回り回転するとともに、駆動部ハウジング（１６）及びスピンドルハウジング（１０）に形成された雄ネジ部（１６ａ）及び雌ネジ部（１０ａ）で螺合することによっ て、同一中心軸上に配置接続される。

Description

明 細 書

マイクロスピンドノレ 技術分野

[0001] 本発明は、バイオテクノロジー分野、マイクロマシン分野、医療分野等におけるマイ クロスピンドルに関する。

背景技術

[0002] 従来から、モータ駆動軸のような回転軸には、その軸が振れる、いわゆる芯ブレが 発生していた。特に、回転軸の精密な駆動が必要な場合、この芯ブレは大きな問題 として提起されてきており、下記特許文献 1のような対策も考えられていた。これは、 モータの駆動軸に弾性部材を係止したことを特徴とするモータァクチユエータであり、 弾性部材により、モータの駆動軸に側圧が与えられ、駆動軸の細かな振動を低減す るとともに弾性部材に吸収させることができるものである。

特許文献 1：実開昭 61— 114960

[0003] また、例えば、旋盤 ·ボール盤などの一般加工機器から、精度を要する精密機器に まで、幅広く利用されているスピンドルでは、一般的には、モータ等の駆動軸にコレツ トチャック等を用いて、加工ツールを装着していた。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] 従来のスピンドル 19の概略断面図を図 3に示す。このスピンドル 19は、その先端に 、固定部材であるコレットチャック 20を用いて、シャフト 21とドリル刃 22を接続しており 、前記コレットチャック 20の寸法が前記スピンドル 19の寸法に大きく依存してしまう。 よって、所望のマイクロスピンドルを得るためには、このコレットチャックの小型化もしく は省略が望まれる。例えば直径 10mm以下のような小径のマイクロスピンドルはコレ ットチャックのサイズによる制約から構成できなかった。また、コレットチャックにてドリ ル刃を固定することにより、ドリル刃に芯ブレが生じてしまう。この芯ブレは、スピンド ルで精密加工を行う時において、非常に大きな問題となる。

[0005] したがって、本発明は、上記の問題点を解決するため、コレットチャックのような固定 部材を備えることなぐ小型化が容易に可能となり、且つ、スピンドル部が容易に着脱 可能で、芯ブレの少ないマイクロスピンドルを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0006] 請求項 1記載の発明は、モータを有する駆動部と、シャフトと、前記シャフトを回転 自在に支持する少なくとも 2個以上の軸受を有するスピンドル部とから構成され、前 記駆動部と前記スピンドル部は、同一中心軸上に配置接続され、前記モータの出力 軸と前記シャフトが非円筒部を有する接続部で接続され連れ回り回転することを特徴

[0007] 請求項 2記載の発明は、前記軸受がころがり軸受で形成され、前記軸受の内輪を 予圧する圧縮パネを前記軸受間に設けたことを特徴とする請求項 1記載のマイクロス ピンドルとしている。

[0008] 請求項 3記載の発明は、前記シャフトの先端に、前記シャフトより細径の加工ツール が形成されたことを特徴とする請求項 1または 2記載のマイクロスピンドルとしている。

[0009] 請求項 4記載の発明は、前記加工ツールは、ドリル刃、リーマ、エンドミル、攪拌用 プロペラであることを特徴とする請求項 1〜3記載のマイクロスピンドルとしている。

[0010] 請求項 5記載の発明は、前記駆動部と前記スピンドル部は、互いのハウジングにネ ジ部を形成し、前記ネジ部で螺合することによって、同一中心軸上に配置接続された ことを特徴とする請求項 1〜4記載のマイクロスピンドルとしている。

発明の効果

[0011] 本発明のマイクロスピンドルにおいて、スピンドル部に配置された前記シャフトが、 少なくとも 2個以上の軸受により、回転自在に支持されるため、シャフトの芯ブレは最 小限に抑制される。

[0012] 前記軸受の内輪を予圧する圧縮パネを設けたことにより、各部材の摩擦が低減さ れ、発熱が抑制され、出力の損失も低減される。また、各部材の遊びが無くなり、芯 ブレを低減させることが可能となる。

[0013] 前記シャフトの先端に、前記シャフトより細径の加工ツールが形成されたことにより、 小型化が容易に可能となる。

[0014] 前記加工ツール力 ドリル刃、リーマ、エンドミル、攪拌用プロペラであることにより、 より多種多様な加工が可能となる。

[0015] また、本発明のマイクロスピンドルでは、前記駆動部と前記スピンドル部にネジ部を 形成し、前記ネジ部で螺合することによって、同一中心軸上に配置接続されることに より、前記駆動部と前記スピンドル部との接続が簡略化され、容易に着脱可能となる

〇

発明を実施するための最良の形態

[0016] 以下、本発明の最良の形態に係るマイクロスピンドルについて、添付図面を参照し て説明する。

[0017] 図 1には、本発明におけるマイクロスピンドル 1の断面図を示し、図 2には、本発明 ンドル部 2と駆動部 3から構成される。前記スピンドル部 2は、先端部にドリル刃 4を備 え、他端に凸部 5が設けられたシャフト 6と、前記シャフト 6と圧入固定された中空円筒 状のブッシュ 7と、前記シャフト 6を両端で回転自在に支持する軸受 8a、 8bと、ライナ 一 9と、スピンドルハウジング 10と、フランジ 11と、から構成される。このとき、前記ブッ シュ 7は太径部 7aと細径部 7bからなり、その細径部 7bには圧縮バネであるコイルバ ネ 12が揷通される。

[0018] そして、前記駆動部 3は、ギヤードモータ 13と、前記ギヤードモータ 13の出力軸 14 の先端に設けられた凹部形状のカップリング 15と、駆動部ハウジング 16と、エンドフ ランジ 17と、前記ギヤードモータ 13への給電のために接続された配線基板 18と、か ら構成される。

[0019] 前記スピンドル部 2と前記駆動部 3は、前記スピンドルハウジング 10と前記駆動部 ハウジング 16の一端にそれぞれ形成された雌ネジ部 10a、雄ネジ部 16aによって同 一中心軸上に配置接続され、前記シャフト 6に設けられた前記凸部 5と、前記出力軸 14に設けられた凹部形状の前記カップリング 15とが係合することにより、前記シャフト 6と前記出力軸 14が接続される。

[0020] このとき、先端部にドリル刃 4を備えた前記シャフト 6は、その両端を前記軸受 8a、 8 bによって回転自在に支持され、他端の前記凸部 5で、前記カップリング 15と連れ回 ることによって、前記ギヤードモータ 13の出力を伝達する構成であるため、ドリル刃等 を固定するコレットチャックのような固定部材を使用する必要がなくなる。且つ、前記 シャフト 6の芯ブレは最小限に抑制される。

[0021] また、前記ブッシュ 7と前記シャフト 6は圧入固定されているため、前記ブッシュ 7は 前記シャフト 6と一体に回転する。このとき、前記コイルバネ 12は、その伸縮方向に前 記ブッシュ 7、前記ライナー 9を押圧し、そのブッシュ 7、ライナー 9が、ボールべアリン グで形成された前記軸受 8a、 8bの内輪を予圧する。すると、前記ブッシュ 7、前記ラ イナ一 9、前記コイルバネ 12、前記軸受 8a、 8bの内輪が前記シャフト 6と一体に回転 するため、前記軸受 8a、 8bの内輪とボールが転がり運動することにより、各部材の摩 擦が低減され、出力の損失も低減される。

[0022] また、前記軸受 8a、 8bの内輪を予圧することにより、各部材の遊びが少なくなり、前 記シャフト 6の芯ブレをさらに低減させることが可能となる。

[0023] 以上のように、前記スピンドル部 2の前記シャフト 6がその両端で支持されるため、前 記シャフト 6の芯ブレが抑制される。これにより、極めて微細な作業を行うことが可能と なる。また、前記ギヤードモータ 13の前記出力軸 14と前記シャフト 6とが凹凸形状で 異形勘合し、前記駆動部 3と前記スピンドル部 2がネジ部で螺合するため、前記駆動 部 3と前記スピンドル部 2との接続が簡略化され、容易に着脱可能となる。

[0024] また、コレットチャック等の固定部材を用いることなくスピンドルを形成できるため、極 小型のマイクロスピンドルを形成可能となる。

[0025] 本実施例では、前記シャフトの先端に設けられた加工ツールをドリル刃とした力 そ の限りでなぐリーマ、エンドミル、攪拌用プロペラ等が考えられるが、その種類は問 わない。

図面の簡単な説明

[0026] [図 1]本発明におけるマイクロスピンドルを示す断面図である。

[図 2]本発明におけるマイクロスピンドルを示す分解斜視図である。

[図 3]従来のスピンドルを示す概略断面図である。

符号の説明

[0027] 1 マイクロスビンドノレ

2 スピンドル部 駆動部

, 22 ドリノレ刃

凸部

, 21 シャフト

ブッシュa, 8b 軸受

ライナー0 スピンドルハウジング0a 雌ネジ部 2 コイノレバネ

3 ギヤードモータ 出力軸5 カップリング

6 駆動部ハウジング6a 雄ネジ部 配線基板 スピンドノレ コレットチャック

Claims

請求の範囲

[1] モータを有する駆動部と、シャフトと、前記シャフトを回転自在に支持する少なくとも 2個以上の軸受を有するスピンドル部とから構成され、

前記駆動部と前記スピンドル部は、同一中心軸上に配置接続され、前記モータの出 力軸と前記シャフトが非円筒部を有する接続部で接続され連れ回り回転することを特

[2] 前記軸受がころがり軸受で形成され、前記軸受の内輪を予圧する圧縮パネを前記 軸受間に設けたことを特徴とする請求項 1記載のマイクロスピンドル。

[3] 前記シャフトの先端に、前記シャフトより細径の加工ツールが形成されたことを特徴 とする請求項 1または 2記載のマイクロスピンドル。

[4] 前記加工ツールは、ドリル刃、リーマ、エンドミル、攪拌用プロペラであることを特徴 とする請求項 1〜3記載のマイクロスピンドル。

[5] 前記駆動部と前記スピンドル部は、互いのハウジングにネジ部を形成し、前記ネジ 部で螺合することによって、同一中心軸上に配置接続されたことを特徴とする請求項

；!〜 4記載のマイクロスピンドル。