ＦＡ用予圧自動調整機構付き加工スピンドルモータの開発

並木精密宝石株式会社は長年モータを作り続けてきた会社で、マイクロモータおよびモータ応用ユニットを主要製品としている。従業員は400名である。市場では広域回転型の高性能加工スピンドルが求められているが、その多くは軸受方式に依存している。軸受の中では静圧軸受の性能が良好とされるが、コストの高さが課題になっていた。

ボールベアリングにバネで予圧を与える従来機構をベースに、回転数に応じて発生する遠心力を利用して予圧バネの荷重を自動調整する新機構を開発した。予圧を与える金属製の立体形状バネ部材（遠心バネ）の設計を行い、詳細な設計仕様を決定した。初期試作品では非回転時のアキシャル機械剛性（静的剛性）を評価した。計5台の試作品を準備し、超低速1,000rpmから高速60,000rpmまでの回転振れを評価した。加工試作した遠心バネについて、回転数による軸方向の変位量を実測して理論値と対応させ、スピンドル剛性の回転数依存性や切削時のビビリ振動・切削荷重に対する逃げやたわみの減少も確認した。

新開発のベアリング予圧自動調整機構を用いた加工スピンドルモータにより、中低速の重切削から高速回転の微小切込による仕上げ加工まで、1本のスピンドルと同一刃物で一貫加工が可能になる。低速から中速回転ではスピンドルの高剛性化により生産性が2倍近く大幅に向上すると見込まれる。高速回転での寿命改善も期待でき、近年増えている複雑形状部品を高精度かつ高効率に加工できる。

開発品は多軸加工機やCNC旋盤にサブスピンドルとして搭載し、複雑機械部品の効率的な加工に用いられると期待される。多軸加工機およびCNC旋盤の業界でTOPクラスの加工機専門メーカに専属的に納入する計画であり、開発が進んだ段階では加工機専門メーカとのコラボレーションを構築する予定である。