JP2005297076A - 工作機械の主軸装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 モータ軸爪27が主軸溝に挿入され、溝部に主軸爪32が挿入されたとき、モータ軸爪27と主軸爪32の間に画成された隙間35に遮蔽部材40が差し込まれることで主軸30とモータ軸14が互いに同軸に連結される。遮蔽部材40は、第1部材41及び第2部材42を備える。第1部材41と第2部材42との当接面には隙間35に差し込まれたとき、モータ軸の径方向に対して傾斜したテーパ面が設けられる。一方のテーパ面は第2部材42の外端側から先端側に至るに従い次第に薄肉となる形状に形成され、他方のテーパ面は一方のテーパ面と対応して第1部材41の外端側から先端側へ厚肉に形成される。
【選択図】 図4
Description
そして、モータ軸の継手部と主軸継手部との組み付けに際し、モータ軸爪が主軸溝に挿入されると同時に、主軸爪がモータ軸の溝部に挿入されたとき、主軸爪とモータ軸爪との間に周方向に沿い六ヶ所の隙間がそれぞれ生じるが、それぞれの隙間に遮蔽部材が差し込まれている。遮蔽部材は、断熱性と防振性を有する材質により形成されてあって、上記隙間の各々に差し込まれる厚みを有する平板からなっている。
従って、主軸とモータ軸とが断熱性と防振性を有する遮蔽部材によって互いに同軸に連結されるので、モータ側の大きな発熱が遮蔽部材によって遮断されると共に、モータ側ロータの動バランスが主軸に直接影響しないことから、温度上昇が小さく、また振動が少なく高速で高精度の回転を達成できる主軸が得られるようになっている。
つまり、主軸装置にあっては、主軸とモータ軸とが連結された場合、モータの温度上昇による熱が主軸に伝わり、主軸の方向から熱変位が助長されるおそれがあり、またモータの回転の動バランスが主軸の回転精度に直接影響し、主軸径の振動モードが複雑になることから、上述した構成とすることで、小型・軽量で熱変位が少なく、また主軸の振動が少なくて高速で高精度の回転を行えるようになっている。
また、遮蔽部材が使用された当初は、十分な連結機能を果たすものの、遮蔽部材が単なる平板であり、その遮蔽部材が主軸とモータ軸とによって圧縮されているので、使用されてくるにつれ径年変化して隙間が生じることもある。そのため、主軸とモータ軸との両軸間にガタツキが生じる結果、主軸が停止したときの精度、いわゆる位置決め精度が低下したり振動等が発生して防振精度が低下するため、ワークの加工精度が低下するという問題があった。
また、主軸とモータ軸の内部には、コレット、プッシュロッド、ツールクランプ用バネ等の内部部品が設けられているが、保守点検のため、それら内部部品を引き抜いた場合、遮蔽部材が上述したように圧縮された状態となっていることから、主軸とモータ軸との両軸の内部に落下してしまい、その落下した遮蔽部材をいちいち取り出さなければならないという、余分な作業を要することなり、保守点検の作業に余計な手間がかかる問題があった。
本発明によれば、互いに嵌合されたモータ軸爪と主軸爪の間の隙間に、遮蔽部材の第1部材と第2部材とが差し込まれると、第1部材と第2部材との双方が隙間に緊密に押し込まれ、第1部材と第2部材との互いに当接するテーパ面で楔作用が生じるので、隣り合うモータ軸爪と主軸爪とが周方向で互いに緊密に固定されることとなる。
これにより、隙間に第1部材、第2部材の双方が差し込まれた状態にある状態から、第2部材を引き抜いた際に、第1部材が主軸爪とモータ軸爪とのいずれかに引き掛かったままとなるので、第1部材が主軸とモータ軸との両軸の内部に落下するおそれがない。
また、第1部材と第2部材はその両端をカバー部材によって挟まれていてもよく、押し込み時等に第1部材と第2部材とが互いに軸方向にずれるのを防ぐことができ、第1部材と第2部材との当接状態を良好に保つことができる。
また、互いに嵌合された主軸爪及びモータ軸爪と隙間に挟み込まれた第1部材及び第2部材とを被覆する固定リングが配設され、該固定リングには第1部材または第2部材を隙間内に押し込む押し込み部材が径方向に進退可能に支持されている。
押し込み部材によって第2部材または第1部材を押し込むことで隙間内での第1及び第2部材を緊密に嵌合させて楔状に固定でき、ガタツキの発生等を確実に防止できる。
図1において、この工作機械の主軸装置10は、駆動源としてのモータ11と、モータ11によって駆動される後述の主軸30(図3参照)とを備えている。
モータ11は、ロータ12とステータ13とによって軸回りに回転されるモータ軸14を有している。モータ軸14の軸方向の途中位置の外周面には、筒状に形成されたロータ12が固定され、ロータ12がステータ13内を挿通している。ステータ13は、略円筒状に形成されたハウジング16の内周面に焼きばめ等によって固定され、その内部にロータ12が対向するように挿入されている。ステータ13にはコイル15が設けられ、コイル15に通電されたとき、ステータ13とロータ12間に磁気回路が形成されることでモータ軸14が軸回りに回転する。
また、ハウジング16には、隣接する通路19を連通させる溝20が設けられると共に、端板18には通路19に接続される供給孔21と排出孔(図示せず)とが設けられている。
通路19は、冷却媒体の通路も兼用しており、図示しない冷凍機から供給された冷却媒体が、発熱量の大きいモータ11においては、ハウジング16を冷却した後、ファンクーラーで冷却されてから冷凍機に戻る一方、後述する主軸30においては、図示しない主軸ジャケットとスピンドルヘッドとを冷却して戻るようになっている。
即ち、モータ軸14の継手部26は、図2に示すように、外径が縮径されて筒状をなしており、その先端にモータ軸爪27と溝部28とがそれぞれ設けられている。モータ軸爪27は、継手部26において、モータ軸14方向に沿い所定の長さで延在しており、しかもその周方向に沿い所定の間隔を隔てて三個突設されている。溝部28は、継手部26においてモータ軸爪27と同一円周上にあって、各モータ軸爪27と27との間が切り除かれることで形成されている。この溝部28は、周方向の長さがモータ軸爪27の周方向の長さより大きめに形成されている。
従って、モータ軸爪27と溝部28とがモータ軸14の継手部26において周方向に互い違いに設けられている。
第2部材42は、図6に示すように、略平板状をなしており、第1部材41の引き掛け部41bが主軸爪32に引き掛けられたとき、その第1部材41とモータ軸爪27との間に挿入されることで、第1部材41と当接する。
なお、第1部材41の軸方向の両側には、図6及び図7に示すように、傾斜部41cが設けられている。
連結に際しては、予め、固定リング48から両カバー51をそれぞれ取り外しておき、その固定リング48の雌ネジ部49には、押し込み部材45の第1ネジ46のみが螺合している状態となっている。
そして、両カバー51のうち、例えば図5に示す右側のカバー51と固定リング48との内方に作業者によってモータ軸14の継手部26を挿通させて、継手部26の根本側へそのカバー51と固定リング48とをずらしておくと共に、図5に示す左側のカバー51に主軸継手部31を挿通してその根本側に左側のカバー51をずらしておき、その状態で主軸継手部31とモータ軸14の継手部26とを互いに組み合わせる。
つまり、モータ軸14のモータ軸爪27を主軸30の主軸溝33に入れる一方、主軸爪32をモータ軸14の溝部28に入れることで、図4に示すように、主軸爪32とモータ軸爪27との間に周方向に沿う六個の隙間35が画成されることとなる。
次いで、固定リング48のいずれか一方の押し込み部材用孔から、工具として図示しないドライバーを用いて第1ネジ46を回転し、その第1ネジ46を内径方向に前進移動させると、第1ネジ46の前進移動に伴い第2部材42が第1部材41と当接した状態のままで径方向に移動されるので、第1部材41と第2部材42との双方が、モータ軸爪27と主軸爪32間の隙間35に緊密に押し込まれる。これにより、第1部材41と第2部材42とで楔作用が生じるので、隣り合うモータ軸爪27と主軸爪32とが周方向で互いに強固に固定されることとなる。
このようにしてモータ軸14と主軸30とが連結された後、ドライバーにより、固定リング48の各押し込み部材用孔に第2ネジ47を回して入れ、第2ネジ47の先端を第1ネジ46の頭部に押し付けることで、第1ネジ46をロックする。
しかも、固定リング48が第1部材41と第2部材42と主軸爪32とモータ軸爪27を外周方向から被覆すると共に、押し込み部材45を第2部材42に対して進退移動可能に支持するので、押し込み部材45の第2部材42に対する押し込みを的確に行うことができる。
そして、このような第1部材41と第2部材42とは、断熱性と防振性を有する材質によって形成されていることから、モータ11の温度上昇による熱が主軸30に伝わるのを抑え、主軸30に対する熱変位が少なく、また主軸30の振動が少なくて高速で高精度の回転を行うことができる。
従って、主軸30とモータ軸14とを回転方向にガタツキが生じることなく確実に連結できる結果、主軸30の停止精度を高精度に保つことができると共に、防振性を維持することができて、加工精度を向上できるのに加え、保守点検の作業を円滑に行うことができる。
しかも、押し込み部材45が、第2部材42を移動させる第1ネジ46と、その第1ネジ46が緩まないようにするためにロックする第2ネジ47とのダブルネジで構成したので、これによっても楔機能を良好に維持させることができる。
11 モータ
14 モータ軸
26 モータ継手部
27 モータ軸爪
28 溝部
30 主軸
31 主軸継手部
32 モータ軸爪
33 主軸溝
35 隙間
40 遮蔽部材
41 第1部材
41b 引き掛け部
42 第2部材
43、44 テーパ面
45 押し込み部材
48 固定リング
51 カバー
Claims (4)
- 主軸継手部に軸方向に沿いそれぞれ延在すると共に周方向に互い違いに複数設けられた主軸爪及び主軸溝を有する主軸と、
継手部に前記主軸爪及び主軸溝と対応して設けられたモータ軸爪及び溝部をそれぞれ有するモータ軸と、
前記モータ軸爪が主軸溝に且つ前記主軸爪が溝部にそれぞれ挿入されたとき、前記モータ軸爪と主軸爪との間に周方向に画成された複数の隙間にそれぞれ差し込んで、前記主軸とモータ軸とを同軸上に連結する遮蔽部材とを備えた工作機械の主軸装置において、
前記遮蔽部材は、隙間に周方向に沿い互いに当接して挟み込まれる第1部材及び第2部材を備え、該第1部材及び第2部材の当接面はモータ軸の径方向に対して傾斜したテーパ面としたことを特徴とする工作機械の主軸装置。 - 請求項1記載の工作機械の主軸装置において、
前記第1部材には、隙間に差し込まれた位置で前記主軸爪と前記モータ軸爪とのいずれかの外周部に係合する引き掛け部が設けられていることを特徴とする工作機械の主軸装置。 - 請求項1または2記載の工作機械の主軸装置において、
前記第1部材と第2部材はその両端をカバー部材によって挟まれていることを特徴とする工作機械の主軸装置。 - 請求項1乃至3のいずれかの記載の工作機械の主軸装置において、
互いに嵌合された前記主軸爪及びモータ軸爪と前記隙間に挟み込まれた第1部材及び第2部材とを被覆する固定リングが配設され、該固定リングには前記第1部材または第2部材を隙間内に押し込む押し込み部材が径方向に進退可能に支持されていることを特徴とする工作機械の主軸装置。
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2004
- 2004-04-06 JP JP2004112101A patent/JP4419131B2/ja not_active Expired - Lifetime
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