CN110871277A

CN110871277A - 主轴装置

Info

Publication number: CN110871277A
Application number: CN201910817454.0A
Authority: CN
Inventors: 室田真弘
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2018-08-31
Filing date: 2019-08-30
Publication date: 2020-03-10
Anticipated expiration: 2039-08-30
Also published as: US20200070251A1; DE102019006133B4; JP6740300B2; US10758985B2; JP2020032515A; CN110871277B; DE102019006133A1

Abstract

本发明提供一种主轴装置(20)，在罩部件(28)设有可动部件(90)，该罩部件(28)安装于主轴壳体(24)，并覆盖作为圆盘状旋转部的卡盘部(30)的外周面。可动部件(90)通过流向形成于罩部件(28)的流路(28a)的气体而可动并与卡盘部(30)接触。该可动部件(90)与地面(G)电连接。

Description

主轴装置

技术领域

本发明涉及在使用工具来对加工对象物进行加工的车床(机床)中使用的主轴装置。

背景技术

因在对工件的加工中产生的热量，收纳主轴轴体的主轴壳体等热变形，因该热变形，有时加工精度降低。因此，抑制热变形的对策变得重要。

例如，日本特开2011-240428号公报中公开以下冷却构造：在壳体以及主轴分别设置冷却液流路，通过在壳体内的冷却液流路与主轴内的冷却液流路之间授受冷却液，并使冷却液向主轴内流动，来冷却主轴。

然而在日本特开2011-240428号公报中，在主轴壳体的内部，主轴轴体由轴承支撑。在该轴承是静压轴承的情况下，在主轴壳体的内部，以非接触的方式支撑主轴轴体，该主轴壳体与主轴轴体处于绝缘状态。在该情况下，若主轴轴体产生静电，则静电容易积蓄于该主轴轴体，从而担心由该静电引起的灾害。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种安全性优异的主轴装置。

本发明的方式是一种主轴装置，具备：主轴壳体；导电性的主轴轴体，其能够旋转地支撑在上述主轴壳体的内部；导电性的圆盘状旋转部，其以能够在上述主轴壳体的靠上述主轴轴体的一端侧的表面上旋转的方式设于上述主轴轴体的一端；罩部件，其安装于上述主轴壳体，并覆盖上述圆盘状旋转部的外周面；流路，其形成于上述罩部件，用于使气体从上述罩部件的外部流向上述圆盘状旋转部与上述罩部件之间的缝隙；以及导电性的可动部件，其设于上述罩部件或上述主轴壳体，与地面电连接，并且通过流向上述流路的上述气体而可动并与上述圆盘状旋转部接触。

根据本发明，由于可动部件与主轴轴体及圆盘状旋转部电连接，所以即使在该主轴轴体、圆盘状旋转部产生静电，也能够使该静电经由可动部件而散逸至地面。由此能够提供安全性优异的主轴装置。

以下通过参照附图说明的实施方式的说明，上述目的、特征以及优点会变得容易了解。

附图说明

图1是示出本实施方式的车床的外观结构的简图。

图2是示出图1的主轴装置的截面的简图。

图3是示出图2的可动部件的图。

图4是放大地示出图2的一部分的图。

图5是示出由可动部件通电后的状态的图。

图6是示出变形例1的可动部件的图。

图7是示出变形例2的可动部件的图。

图8是示出变形例3的主轴装置的图。

具体实施方式

以下，举出优选的实施方式，并参照附图对本发明进行详细说明。

〔实施方式〕

图1是示出车床10的外观结构的简图。车床10使用工具来对加工对象物进行加工，具有基础底座12、主轴支撑部14、工作台支撑部16、工作台18以及主轴装置20。

主轴支撑部14设置在基础底座12上，能够相对于基础底座12沿左右方向移动地支撑主轴装置20。此外，将主轴装置20中的主轴轴体22延伸的方向(轴向)作为前后方向，将在与载置该主轴装置20的载置面F平行的面内与轴向正交的方向作为左右方向，并将与该载置面F及轴向正交的方向作为上下方向。下方向是重力作用的方向。并且，将主轴装置20的设有卡盘部30的主轴轴体22的一端侧作为前侧，并将该主轴轴体22的另一端侧作为后侧。

主轴支撑部14具有：沿左右方向设置在基础底座12上的第一滑动部14a；能够沿第一滑动部14a移动的主轴移动台14b；以及驱动主轴移动台14b的未图示的第一驱动机构。

第一驱动机构包括马达以及将马达的旋转力变换成直进运动的滚珠丝杠等部件。通过利用第一驱动机构使主轴移动台14b沿第一滑动部14a移动，来使设置在该主轴移动台14b上的主轴装置20相对于基础底座12沿左右方向移动。

工作台支撑部16设置在基础底座12上，并且将工作台18支撑为能够相对于基础底座12沿前后方向移动。该工作台支撑部16具有：沿前后方向设置在基础底座12上的第二滑动部16a；以及驱动能够沿第二滑动部16a移动的工作台18的未图示的第二驱动机构。

第二驱动机构包括马达以及将马达的旋转力变换成直进运动的滚珠丝杠等部件。利用第二驱动机构，工作台18经由第二滑动部16a而相对于基础底座12沿前后方向移动。工作台18也可以设为能够以上下方向的轴作为旋转轴而旋转。

此外，在本实施方式中，设为由主轴装置20的卡盘部30保持加工对象物，并由工作台18保持工具。但也可以由主轴装置20的卡盘部30保持工具，并由工作台18保持加工对象物。

图2是示出图1的主轴装置20的截面的简图。本实施方式的主轴装置20将加工对象物保持为能够旋转，用于以纳米单位来控制对加工对象物的加工的情况等。该主轴装置20具备主轴轴体22、主轴壳体24、主轴安装台26以及罩部件28作为主要构成要素。

主轴轴体22是形成为圆筒状的导电性部件，具有沿轴向贯通的圆筒状的贯通孔22H。在图2所示的例子中，贯通孔22H具有前侧贯通孔22Ha、和直径比前侧贯通孔22Ha的直径小的后侧贯通孔22Hb。在该主轴轴体22的一端侧(前侧)设有卡盘部30，并在另一端侧(后侧)设有马达40。

卡盘部30是能够与主轴轴体22的旋转连动地在主轴壳体24的前侧的表面上旋转地设于主轴轴体22的一端的导电性圆盘状旋转部，在本实施方式中用于装卸加工对象物。该卡盘部30具有固定于主轴轴体22的前侧的基座30a、和能够装卸地安装于基座30a的吸盘30b。在吸盘30b的吸附面形成有开口OP。在基座30a及吸盘30b形成有将开口OP与主轴轴体22的贯通孔22H的一端连通的连通路30c。在卡盘部30中，通过利用未图示的真空泵从开口OP经由连通路30c向贯通孔22H抽吸卡盘部30外部的空气，来在加工对象物紧贴于吸附面的状态下保持加工对象物。

马达40是主轴轴体22的驱动源，具有安装于主轴壳体24的后侧的马达外壳40a、和设置在马达外壳40a内的转子40b及定子40c。在转子40b固定有主轴轴体22。因此，主轴轴体22与转子40b的旋转连动地旋转。

主轴壳体24由导电性部件形成，具有大致呈圆筒状的壳体主体24a和后侧壳体盖24b。在壳体主体24a设有从壳体主体24a的外周面朝向外侧突出的环状的凸缘部50。凸缘部50可以与壳体主体24a一体成形，也可以与壳体主体24a相独立地由预定的固定件固定于壳体主体24a。

在壳体主体24a的后侧，以覆盖该壳体主体24a的后侧的开口的方式能够装卸地安装有后侧壳体盖24b。在后侧壳体盖24b的表面(后端面)侧固定有马达40的马达外壳40a。

在后侧壳体盖24b和壳体主体24a，形成有沿前后方向贯通的大致呈圆筒状的轴体配置空间。在该轴体配置空间内配置有主轴轴体22，并且配置在该轴体配置空间内的主轴轴体22经由轴承60被支撑为能够旋转。

轴承60是静压轴承，在本实施方式中，具有推力轴承60a及径向轴承60b。推力轴承60a分别设于主轴轴体22的左侧和右侧，径向轴承60b在比推力轴承60a靠主轴轴体22的前侧的位置处，分别设于该主轴轴体22的前后。

经由形成于主轴壳体24的未图示的流路向轴承60供给轴承用流体。轴承用流体可以是以预定压力压缩空气等气体后的压缩气体，也可以是油等非压缩性的液体。被供给至轴承60的轴承用流体从轴承60向轴体配置空间流动而作为主轴轴体22的支撑体发挥作用。因此，轴承60与主轴轴体22经由轴承用流体而成为非接触的状态。此外，流至轴体配置空间的轴承用气体经由形成于主轴壳体24的未图示的排出路径向外部排出。

主轴安装台26载置在主轴移动台14b的载置面F(图1)上。该主轴安装台26具有供主轴壳体24沿主轴轴体22的轴向插通的插通孔26H。插通在插通孔26H内的主轴壳体24的前侧经由设于壳体主体24a的凸缘部50而固定于主轴安装台26的前侧，该主轴壳体24的后侧经由设于主轴安装台26的后侧的支撑部件70被支撑。

具体而言，凸缘部50通过螺栓等棒状紧固件能够装卸地固定于主轴安装台26的前侧(插通孔26H的一侧开口侧)。另一方面，支撑部件70以主轴安装台26的后侧(插通孔26H的另一侧开口侧)为基础地支撑主轴壳体24。也就是说，主轴壳体24从该主轴壳体24的前后以两端支撑的方式保持于主轴安装台26。

罩部件28是调整自身的温度的罩部件。该罩部件28设于主轴装置20的前侧。具体而言，罩部件28设为覆盖凸缘部50的前侧的表面、从该表面向前侧延伸的壳体主体24a的外周面、以及卡盘部30的外周面的一部分。此外，虽然罩部件28覆盖卡盘部30的外周面的一部分，但也可以覆盖该外周面的整个面。该罩部件28具有导电性，并与地面G连接。

在罩部件28形成有流路28a，该流路28a用于供密封气体从罩部件28的外周面侧向卡盘部30与罩部件28之间的缝隙以及壳体主体24a与罩部件28之间的缝隙流动。压缩机80的软管80a与该流路28a的流入口连接。因此，从压缩机80供给的密封气体依次经由软管80a及流路28a，向作为气体供给目的地的卡盘部30与罩部件28之间的缝隙供给。流至该缝隙的密封气体的一部分向外部排出。此外，图1中省略了压缩机80及流路28a的开口。

密封气体是密封上述的缝隙的气体，例如是将空气等气体压缩至预定压力的压缩气体。通过向上述的缝隙供给密封气体，来抑制在加工对象物的加工时产生的碎屑、或者在加工时使用的冷却液等经由缝隙进入主轴壳体24的内部(轴体配置空间)的情况。

并且，在罩部件28设有用于使主轴轴体22或者卡盘部30所产生的静电散逸至地面G的可动部件90。图3是示出可动部件90的图。可动部件90形成为大致呈矩形的板状，具有挠性。该可动部件90的一端侧成为固定于罩部件28的一侧，该可动部件90的另一端侧成为配置在形成于罩部件28的流路28a的一侧。在可动部件90的一端侧(固定端侧)形成有贯通孔90H。

图4是放大地示出图2的一部分的图。具体而言，主要扩大设有可动部件90的部分。可动部件90的一端侧(固定端侧)通过插通在贯通孔90H(参照图3)内的螺纹件等棒状紧固件能够装卸地固定于罩部件28的与卡盘部30的外周面对置的表面侧。

可动部件90的另一端侧是敞开端，配置为向形成于罩部件28的流路28a侧突出，并封堵该流路28a的流出口的一部分。即，以使形成为板状的可动部件90的另一端侧的一面成为承接流经流路28a的密封气体的压力的受压面的方式将可动部件90的另一端侧配置于流路28a。

图5是示出由可动部件90通电后的状态的图。若密封气体向流路28a流动，则由流经该流路28a的密封气体对可动部件90的另一端侧进行按压。由此，具有挠性的可动部件90沿密封气体所流动的方向挠曲，而该可动部件90的另一端侧与卡盘部30接触。因此，卡盘部30以及连结该卡盘部30的主轴轴体22与连接于地面G(参照图2)的罩部件28经由可动部件90电连接。因此，卡盘部30或者主轴轴体22所产生的静电经由罩部件28流向地面G。

〔变形例〕

以上，作为本发明的一例，对上述的实施方式进行了说明，但本发明的技术范围不限定于上述的实施方式所记载的范围。当然，能够对上述的实施方式施加多种变更或者改进。从权利要求书的记载可明确，施加这样的变更或者改进后的方式也能够包括在本发明的技术范围内。以下记载对上述的实施方式施加变更或者改进后的例子。

(变形例1)

图6是示出变形例1的可动部件91的图。变形例1的可动部件91具有能够旋转地固定于罩部件28的圆盘部91a、和与圆盘部91a连结的棒状部91b。圆盘部91a具有从外周面向外侧突出的突出片，在该突出片与在罩部件28中作为限位器而形成的部位之间设有弹簧S。

棒状部91b配置为其一部分向流路28a突出，通过由流经该流路28a的密封气体按压，来朝向密封气体所流动的方向可动而与卡盘部30接触。圆盘部91a根据该棒状部91b的可动而压缩弹簧S并向第一方向D1转动。另一方面，若密封气体不流经流路28a，则弹簧S返回自然长度，从而圆盘部91a向与第一方向D1相反的第二方向D2转动，棒状部91b根据该转动而复原至原先的位置。

即使采用这样的变形例1的可动部件91，也与上述实施方式相同，能够使卡盘部30或者主轴轴体22所产生的静电经由罩部件28流向地面G。

(变形例2)

图7是示出变形例2的可动部件92的图。变形例2的可动部件92与壳体主体24a一体地成形。该可动部件92是以承接流经流路28a的密封气体的压力的方式向卡盘部30与罩部件28之间的缝隙突出的板状部件，通过被该密封气体按压而挠曲，从而与卡盘部30接触。由此，卡盘部30及设有该卡盘部30的主轴轴体22与连接于地面G的壳体主体24a经由可动部件92电连接。

因此，即使采用变形例2的可动部件92，也与上述实施方式相同，能够使卡盘部30或者主轴轴体22所产生的静电经由罩部件28流向地面G。此外，可动部件92也可以与壳体主体24a相独立，由预定的固定件固定于壳体主体24a。

(变形例3)

图8是示出变形例3的主轴装置20的图。在变形例3的主轴装置20中，与用于流动密封气体的流路28a相独立地在罩部件28形成用于流动使可动部件90可动的气体的流路28b。供给使可动部件90可动的气体的专用的压缩机100经由连通管102而与流路28b的流入口连接。并且，以使可动部件90的另一端侧封堵流路28b的流出口的一部分的方式在罩部件28设置可动部件90。

在该变形例3的主轴装置20中，从压缩机100供给的气体经由连通管102流入流路28b，利用流经该流路28b的气体来按压可动部件90的另一端侧，由此可动部件90挠曲而与卡盘部30接触。这样，也可以使用与密封气体不同的气体来使可动部件90可动。

(变形例4)

在上述实施方式中，通过利用棒状紧固件将可动部件90固定于罩部件28，来在罩部件28设置可动部件90。但是，可动部件90的配置于流路28a的部位以外的部位也可以作为罩部件28而一体成形。

(变形例5)

在上述实施方式中，可动部件90经由具有导电性的罩部件28而与地面G电连接。但是，在罩部件28由非金属的部件形成的情况等下，可动部件90也可以经由布线而与地面G电连接。

(变形例6)

在上述实施方式中，未设置对从压缩机80供给的密封气体的流速或者流量进行控制的控制部，但也可以设置该控制部。通过由控制部控制密封气体的流速或者流量，能够使可动部件90相对于卡盘部30的接触阻力可变。这样一来，能够适当地调整可动部件90相对于卡盘部30的接触阻力。

(变形例7)

上述的实施方式及上述变形例也可以在不产生矛盾的范围内任意组合。

〔技术思想〕

以下记载能够从上述的实施方式及变形例把握的技术思想。

主轴装置20具备：主轴壳体24；导电性的主轴轴体22，其能够旋转地支撑在主轴壳体24的内部；导电性的圆盘状旋转部30，其以能够在主轴壳体24的靠主轴轴体22的一端侧的表面上旋转的方式设于主轴轴体22的一端；以及罩部件28，其安装于主轴壳体24，并覆盖圆盘状旋转部30的外周面。

在罩部件28形成有用于使气体从罩部件28的外部流向圆盘状旋转部30与罩部件28之间的缝隙的流路28a、28b。

在罩部件28或主轴壳体24设有通过流向流路28a、28b的气体而可动并与圆盘状旋转部30接触的导电性的可动部件90～92。可动部件90～92与地面G电连接。

在这样的主轴装置20中，由于可动部件90～92与主轴轴体22及圆盘状旋转部30电连接，所以即使该主轴轴体22、圆盘状旋转部30产生静电，也能够使该静电经由可动部件90～92而散逸至地面G。由此能够提供安全性优异的主轴装置20。

流路28a也可以是用于使密封圆盘状旋转部30与罩部件28之间的缝隙的气体流动的流路。这样一来，能够将密封圆盘状旋转部30与罩部件28之间的缝隙的气体用作用于使可动部件90～92与圆盘状旋转部30接触的气体。因此，与分别使用密封缝隙的气体和用于使可动部件90～92与圆盘状旋转部30接触的气体的情况相比，能够大幅度地抑制消耗气体量。

可动部件90、92也可以具有挠性，通过流向流路28a、28b的气体而挠曲，从而与圆盘状旋转部30接触。这样一来，即使可动部件90、92不具有繁琐的可动机构，也能够使可动部件90、92与圆盘状旋转部30接触。因此能够使主轴装置20变得小型。

可动部件90也可以形成为板状，可动部件90的一端侧能够装卸地固定于罩部件28，并且可动部件90的另一端侧通过流向流路28a、28b的气体而可动。这样一来，能够更换可动部件90。

可动部件90的另一端侧也可以配置为封堵流路28a、28b的流出口的一部分。这样一来，能够承接流经流路28a、28b的更多的气体，从而容易通过该气体而可动。

Claims

1.一种主轴装置，其特征在于，具备：

主轴壳体；

导电性的主轴轴体，其能够旋转地支撑在上述主轴壳体的内部；

导电性的圆盘状旋转部，其以能够在上述主轴壳体的靠上述主轴轴体的一端侧的表面上旋转的方式设于上述主轴轴体的一端；

罩部件，其安装于上述主轴壳体，并覆盖上述圆盘状旋转部的外周面；

流路，其形成于上述罩部件，用于使气体从上述罩部件的外部流向上述圆盘状旋转部与上述罩部件之间的缝隙；以及

导电性的可动部件，其设于上述罩部件或上述主轴壳体，与地面电连接，并且通过流向上述流路的上述气体而可动并与上述圆盘状旋转部接触。

2.根据权利要求1所述的主轴装置，其特征在于，

上述流路是用于使密封上述缝隙的上述气体流动的流路。

3.根据权利要求1或2所述的主轴装置，其特征在于，

上述可动部件具有挠性，通过流向上述流路的上述气体而挠曲，从而与上述圆盘状旋转部接触。

4.根据权利要求1～3任一项中所述的主轴装置，其特征在于，

上述可动部件形成为板状，上述可动部件的一端侧能够装卸地固定于上述罩部件，上述可动部件的另一端侧通过流向上述流路的上述气体而可动。

5.根据权利要求4所述的主轴装置，其特征在于，

上述可动部件的另一端侧配置为封堵上述流路的流出口的一部分。