JP2006297541A - Rotary shaft device of machine tool - Google Patents

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JP2006297541A
JP2006297541A JP2005122611A JP2005122611A JP2006297541A JP 2006297541 A JP2006297541 A JP 2006297541A JP 2005122611 A JP2005122611 A JP 2005122611A JP 2005122611 A JP2005122611 A JP 2005122611A JP 2006297541 A JP2006297541 A JP 2006297541A
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JP2005122611A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoichi Morioka
陽一 森岡
Original Assignee
Nsk Ltd
日本精工株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotary shaft device of a machine tool capable of enlarging the outside diameter of a rotary shaft, securing sufficient rigidity for processing, making the outer shape dimension of the rotary shaft device small, and miniaturizing a machine.
SOLUTION: This rotary shaft device 10 of a machine tool includes a rotary shaft 11, a front bearing 14, and a housing 13 rotatably supporting the rotary shaft 11 via a rear bearing 17. A processing tool 43 can be mounted on the tip side of the rotary shaft 11, to form a second hollow part 11B in the rotary shaft 11 on the rear end side. An outer rotor type built-in motor 23 comprising a rotor 24 installed to the rotary shaft 11, and stator 25 fixed inside the rotor 24 opposite to the rotor 24 is installed in the second hollow part 11B.
COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、工作機械内の回転軸装置に係り、さらに詳しくは回転軸装置(例えば、研削盤であれば砥石軸装置にあたる)に、アウターロータタイプの駆動モータを組み込んだ工作機械の回転軸装置に関する。 The present invention relates to a rotary shaft device in the machine tool, further details rotary shaft device (e.g., corresponding to the wheel spindle device if grinding machine), machine tool incorporating a drive motor of the outer rotor type rotary shaft device on.

従来、被加工物に種々の研削加工を行う研削盤としては、図3に示すように、駆動モータ33が回転軸装置40の外部に設置されたタイプの研削盤30が使用されている。 Conventionally, as a grinding machine to perform various grinding the workpiece, as shown in FIG. 3, the drive motor 33 grinder 30 of the installed type outside the rotary shaft 40 is used. この研削盤30は、例えば軸受内輪溝研削用として用いられ、被加工物に対して大きな外径の砥石43が使用されている。 The grinder 30 is used, for example, as a bearing inner ring groove grinding, has a large grinding wheel 43 having an outer diameter is used for the workpiece.

研削盤30は、切り込みテーブル32に設けられた前記駆動モータ33と、砥石43を回転させるための回転軸装置40とを備えて構成されている。 Grinder 30, and the drive motor 33 provided in the cut table 32 is constructed by a rotary shaft 40 for rotating the grinding wheel 43. 回転軸装置40は、回転軸41を含み、回転軸41と駆動モータ33とは、プーリ35,36やベルト37を介して連結されている。 Rotary shaft 40 includes a rotary shaft 41, the rotary shaft 41 and the drive motor 33 is coupled via a pulley 35 and a belt 37. これにより、駆動モータ33の回転駆動がプーリ35,36、ベルト37を介して回転軸41に伝達される。 Thus, rotation of the driving motor 33 is transmitted to the rotary shaft 41 through the pulley 35, the belt 37.

切り込みテーブル32は、図示しないテーブル移動機構により、X軸(左右)方向およびY軸(前後)方向に移動可能に構成されている。 Cut table 32 by a table (not shown) moving mechanism, X-axis (lateral) direction and the Y-axis (back and forth) are movable in the direction. また、切り込みテーブル32のX軸方向一方側の所定位置には、被加工物であるワークを把持するワーク把持部45Aおよび把持機構(図略)を有するワークヘッド45が設けられている。 Further, a predetermined position in the X-axis direction on one side of the cut table 32, the work head 45 is provided with a workpiece holding portion 45A and the gripping mechanism grips the workpiece as a workpiece (not shown). なお、駆動モータ33としては、多くの場合、市販の安価なモータが使用されている。 As the drive motor 33, in many cases, commercially available inexpensive motor is used.

以上の構造により、ワークヘッド45の把持部45Aで把持されたワークに対して、切り込みテーブル32をX軸方向およびY軸方向に移動させながら、砥石43を所定の加工開始位置に合わせる。 With the above structure, with respect to the grasped workpiece grip portion 45A of the work head 45, while moving the cut table 32 in the X-axis direction and the Y-axis direction, align the grinding wheel 43 at a predetermined machining start position. その後、切り込み量、送り速度等の微調整を適宜行いながら、切り込みテーブル32を移動させ、砥石43により所定の研削加工を施す。 Then, depth of cut, while appropriately fine adjustment such as feed rate, to move the cut table 32, performs a predetermined grinding by the grinding wheel 43.

また、以上のような外部モータを備えた研削盤の他に、従来、駆動モータを回転軸装置内部に組み込んだ、所謂、ビルトインモータ構造の工作機械が知られている(例えば、特許文献1および特許文献2参照)。 In addition to the above grinding machine such with an external motor as conventionally, incorporating a drive motor to the internal rotating shaft apparatus, so-called machine tool is known in the built-in motor structure (e.g., Patent Documents 1 and see Patent Document 2).
これらの特許文献1,2の工作機械におけるビルトインモータ構造は、インナーロータタイプのものである。 Built-in motor structures in the machine tool of these Patent Documents 1 and 2 is of the inner rotor type. すなわち、特許文献2のビルトインモータの例として図4に示すように、主軸装置である回転軸装置50は、回転軸51とその外側に配置されるハウジング53とを含み構成されている。 That is, as shown in FIG. 4 as an example of a built-in motor of Patent Document 2, the rotary shaft 50 is spindle device is constituted and a housing 53 which is disposed between the rotary shaft 51 on the outside thereof. 回転軸51の外周には、回転軸51とともに回転するロータ54が嵌合され、このロータ54の外周には、当該ロータ54と対応して配置・固定されるステータ55が設けられている。 The outer periphery of the rotary shaft 51, a rotor 54 that rotates together with the rotating shaft 51 is fitted on the outer periphery of the rotor 54, a stator 55 which is disposed and fixed in correspondence with the rotor 54 is provided. このように、ビルトインモータ56は、ステータ55の内方でロータ54が回転するインナーロータタイプとなっている。 Thus, the built-in motor 56 has a inner rotor type rotor 54 rotates inside the stator 55.
ステータ55は、軸受57等を介して回転軸51を回転自在に支持するハウジング53の内径円筒部に固定されている。 The stator 55 is fixed to the inner diameter cylindrical portion of the housing 53 for rotatably supporting the rotary shaft 51 through the bearing 57 and the like. また、ステータ55は、固定鉄心55Aと、この固定鉄心55A内部を巻回するコイル55Bとを含み構成され、ハウジング53と一体化された冷却ジャケット58を介して冷却されている。 Further, the stator 55 includes a fixed iron core 55A, the internal fixed core 55A and a coil 55B is wound is constructed, it is cooled through a cooling jacket 58 which is integrated with the housing 53. なお、特許文献1のビルトインモータも、前述の特許文献2のビルトインモータとほぼ同様の構造である。 Note that the built-in motor of Patent Document 1 is also substantially the same structure as the built-in motor of Patent Document 2 described above.

特開2000−158288号公報(第3頁、図1) JP 2000-158288 JP (page 3, FIG. 1) 特開2003−127041号公報(第4頁、図2) JP 2003-127041 JP (page 4, FIG. 2)

ところで、研削盤において、その性能を決定する重要な因子の一つは、切込軸、すなわち加工用工具を装着した回転軸の剛性が挙げられる。 Incidentally, in the grinding machine, one of the important factors determining the performance, cut-axis, i.e. include stiffness of the rotating shaft fitted with processing tools. この回転軸の剛性は様々な要因により決まるが、主な要因として、回転軸を受ける軸受内径の大きさによるところが大きい。 This rigidity of the rotating shaft is determined by various factors, mainly due, in large part due to the size of the bearing bore receiving the rotary shaft. すなわち、軸受内径が大きいほど回転軸の外径が大きいことになり、それに伴って剛性も大きい。 That is, the outer diameter of the rotary shaft the larger bore diameter results in a large, rigidity is large accordingly. そして、大きな外径の回転軸ほど小さな外径の回転軸に比べて剛性も大きく、その結果、研削盤の性能も向上する。 The large outer diameter rotary shaft as small rigidity as compared to the rotation axis of the outer diameter is large, as a result, also improved grinder performance.
一方で、機械サイズの小型化が図られる傾向にある。 On the other hand, tends to compact machine size can be reduced. この場合、回転軸の外径を小さくすることは、前述のように剛性が小さくなることから好ましくないので、回転軸の外径は可能な限り大きくせざるを得ない。 In this case, to reduce the outer diameter of the rotating shaft, since undesirable since the rigidity as described above is reduced, the outer diameter of the rotary shaft is as large as possible forced. そうすると、機械サイズの小型化を図るためには、結局、回転軸装置の大きさが制限されることになる。 Then, in order to reduce the size of the machine size, eventually, so that the size of the rotary shaft device is limited.

ところが、前述のような外部モータを使用した研削盤30では、回転軸41は大きな外径のものを使用できるが、駆動モータ33が回転軸装置40から離れた位置に設けられているため、駆動モータ33を設置するためのスペースが必要となる。 However, the grinding machine 30 using external motor as described above, although the rotary shaft 41 can be used those larger outer diameter, the driving motor 33 is provided at a position away from the rotary shaft 40, the driving space for installing the motor 33 is required. その結果、切り込みテーブル32が大きくなり、ひいては機械サイズ、すなわち研削盤30が大きくなる、という課題が生じている。 As a result, the cut table 32 is increased, and thus the machine size, i.e. grinder 30 increases, problems occurs that.

そのうえ、回転軸装置40の外部に駆動モータ33が配置されているので、回転軸装置40の振動以外に、駆動モータ33、プーリ35,36、ベルト37からの振動が加わる。 Moreover, since the external drive motor 33 of the rotary shaft 40 is disposed, in addition to the vibration of the rotary shaft 40, the drive motor 33, the pulleys 35 and 36, the vibration from the belt 37 applied. また、ベルト37にはスリップや弛みが生じやすく、その結果、これらの振動や、スリップ等が研削加工に悪影響を及ぼす、という課題も生じている。 Also, easy on the belt 37 cause slippage and looseness, so that these vibrations and, slippage occurs another problem that adversely affects, the grinding.
さらに、砥石径を小さくしたい場合、外径が大きい砥石43での研削能率と同じ研削能率を得るためには、同一周速を得る必要があることから、外径に反比例して回転数を上げる必要がある。 Moreover, if you want to decrease the grinding wheel diameter, in order to obtain the same grinding efficiency as grinding efficiency at the grinding wheel 43 outside diameter is large, it is necessary to obtain the same peripheral speed, increasing the rotational speed in inverse proportion to the outer diameter There is a need. しかし、市販のモータでは、例えば4〜5倍以上に増速する必要があるような場合、前述の方法を適用しようとするとプーリや、回転軸装置等の大きさや掛かり代が問題となり、別の複雑な機械構造が必要となる。 However, in commercial motor, for example, when four to five times as it is necessary to speed increase when an attempt is made to apply the method described above and the pulley becomes a size and takes allowance problems such as a rotary shaft device, another complex mechanical structure is required.

また、前記特許文献1,2では、インナーロータタイプのビルトインモータ56であるため、回転軸51の外側にロータ54が圧入(焼嵌め)もしくは接着され、その外側にステータ55が対向配置され、このステータ55はハウジング53に固定されている。 Moreover, the Patent Documents 1 and 2, because it is built-in motor 56 of the inner rotor type, rotor 54 on the outside of the rotary shaft 51 is press-fit (shrink-fitting) or is adhered, the stator 55 is opposed to the outside, this the stator 55 is fixed to the housing 53. このように、回転軸51の外側にロータ54、そのロータ54の外側にステータ55、ハウジング53と、順次積み重なった状態で設けられているため、回転軸51やハウジング53等で構成される回転軸装置50が大きくなり、ひいては機械サイズが大きくなるという課題がある。 Thus, the rotor 54 to the outside of the rotary shaft 51, the stator 55 to the outside of the rotor 54, a housing 53, because it is provided in a sequential stacked state, the rotation shaft composed of a rotary shaft 51 and the housing 53 or the like 50 is increased, there is a problem that eventually the machine size increases.

本発明の目的は、機械の小型化を図ることができるとともに、回転速度を容易に変えることができ、かつ振動の少ない工作機械の回転軸装置を提供することである。 An object of the present invention, it is possible to reduce the size of the machine, the rotational speed can be easily changed, and to provide a rotating shaft apparatus of vibration to the machine tool.

本発明の他の目的は、回転軸の外径を大きくすることができて加工のための十分な剛性を確保できるとともに、回転軸装置の外形寸法を小さくすることができて機械の小型化を図ることができる工作機械の回転軸装置を提供することである。 Another object of the present invention, together with sufficient rigidity for machining can be an outer diameter increasing of the rotating shaft can be secured, and it is possible to reduce the outer dimensions of the rotary shaft device the size of the machine it is to provide a rotating shaft apparatus of a machine tool can be reduced.

1)本発明の工作機械の回転軸装置は、回転軸と、内部に軸受を介して前記回転軸を回転自在に支持するハウジングと、を含み構成された主軸を備えた工作機械の回転軸装置において、前記回転軸の先端側には被加工物を加工する加工用工具が装着可能とされ、前記回転軸の少なくとも後端側内部には中空部が形成されるとともに、該中空部内にビルトインモータが設けられ、前記ビルトインモータが、前記回転軸の後端側内径部に設けられ当該回転軸とともに回転するロータと、該ロータの内方に当該ロータと対向配置して固定されるステータと、を備えて構成されたアウターロータタイプであることを特徴とする。 1) machine tool rotary shaft device of the present invention includes a rotating shaft, internal to the machine tool of the rotary shaft device having a spindle which is configured including a housing, a rotatably supporting the rotary shaft via a bearing in, the tip end of the rotary shaft is an attachable machining tool for machining a workpiece, wherein together with the hollow portion in the inside of at least the rear end of the rotary shaft is formed, the built-in motor in the hollow portion is provided, the built-in motor, a rotor that rotates together with the rotary shaft provided at the rear side inside diameter portion of the rotary shaft, a stator which is fixed to the rotor and facing inwardly of the rotor, the characterized in that it is an outer rotor type that is configured with.

前記構成の工作機械の回転軸装置によれば、回転軸の内部にビルトインモータが設けられ、このビルトインモータは、ステータの外周側でロータが回転するアウターロータタイプとなっているので、回転軸の外周側には軸受とハウジングのみがある。 According to the rotary shaft of a machine tool of the above construction, the built-in motor is provided inside the rotary shaft, the built-in motor, because has an outer rotor type rotor is rotated on the outer peripheral side of the stator, the rotary shaft the outer peripheral side there is only the bearing and the housing. そのため、回転軸を十分な剛性を確保できる外径とすることができるとともに、回転軸装置の外形サイズをインナーロータタイプのビルトインモータと比べて格段に小さくすることができ、研削盤の小型化を図ることができる。 Therefore, with the rotation axis may be an outer diameter that can secure sufficient rigidity, the outer size of the rotary shaft device can be remarkably reduced as compared with the inner rotor type of the built-in motor, the size of the grinding machine it is possible to achieve.
また、ベルト等の外部振動源がないので振動を少なくすることができ、さらにステータの固定子鉄心内部を巻回するコイル数を増減する等して調整することで、容易に所望の回転数を得ることができる。 Further, since there is no external vibration source, such as a belt, it is possible to reduce the vibration, by adjusting further by, for example to increase or decrease the number of coil winding the inner stator iron core of the stator, easily the desired rotational speed it is possible to obtain.

2)本発明の工作機械の回転軸装置は、前記1)に記載した工作機械の回転軸装置において、前記加工用工具が砥石であることを特徴とする。 2) machine tool rotary shaft device of the present invention, in the rotary shaft device for machine tools as described in the above 1), wherein the machining tool is characterized in that it is a grinding wheel.

前記構成の工作機械の回転軸装置によれば、回転軸装置の外形寸法に対して回転軸の外径を大きくすることができ、十分な軸剛性を持たせたまま、研削盤の小型化を図ることができる。 According to the rotary shaft of a machine tool of the above construction, it is possible to increase the outer diameter of the rotating shaft relative to the outer dimensions of the rotating shaft apparatus, while to have a sufficient axial stiffness, the size of the grinding machine it is possible to achieve.

本発明の工作機械の回転軸装置によれば、機械の小型化を図ることができ、かつ回転速度を容易に変えることができる。 According to the rotary shaft of a machine tool of the present invention, it is possible to reduce the size of the machine, and it is possible to change the rotational speed easily. また、回転軸の外径を大きくすることができて加工のための十分な剛性を確保できるとともに、回転軸装置の外形寸法を小さくすることができて機械の小型化を図ることができる。 Further, with sufficient rigidity for machining can be an outer diameter increasing of the rotating shaft can be secured, and it is possible to reduce the outer dimensions of the rotating shaft apparatus can be miniaturized machines.

以下、本発明に係る好適な実施の形態例を図面に基づいて説明する。 It will be described below with reference embodiment of a preferred implementation of the present invention with reference to the drawings.
図1、図2には本発明に係る工作機械の回転軸装置(以下、単に回転軸装置という)10の実施形態が示されており、図1は回転軸装置10を備えた工作機械としての研削盤1の概略構成図、図2は回転軸装置10の縦断面図である。 1, the rotary shaft of a machine tool according to the present invention in FIG. 2 (hereinafter, simply rotating shaft apparatus hereinafter) is shown the embodiment of 10, 1 of the machine tool having a rotary shaft 10 schematic view of the grinding machine 1, FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the rotary shaft 10.

図1に示すように、研削盤1は外形研削盤であり、X軸方向およびY軸方向に移動可能な切り込みテーブル2を備えている。 As shown in FIG. 1, the grinding machine 1 is an external grinding machine provided with a X-axis direction and the Y-axis direction movable infeed table 2. また、切り込みテーブル2の上方には、回転軸装置10が切り込みテーブル2に一体的に設けられている。 Above the notch table 2, it is provided integrally with the rotary shaft 10 cuts table 2. この回転軸装置10の内部には、回転軸11の駆動機構となるビルトインモータが組み込まれており、回転軸11の先端には、被加工物であるワークを研削加工する加工用工具としての砥石43が取付けられている。 Inside the rotary shaft 10, incorporates a built-in motor as a drive mechanism of the rotary shaft 11, the tip of the rotary shaft 11, grindstone as a processing tool for grinding a workpiece as a workpiece 43 is attached. また、切り込みテーブル2のX軸方向一方側の所定位置には、ワークを把持する把持部45A、および把持機構(図略)を有するワークヘッド45が設けられている。 Further, a predetermined position in the X-axis direction on one side of the cut table 2, the work head 45 having a gripping portion 45A holds the workpiece, and the gripping mechanism (not shown) is provided. なお、本実施形態のビルトインモータは、ブラシレスDCモータを例に説明するが、一般的なACモータも使用することができる。 Note that the built-in motor of the present embodiment is described a brushless DC motor as an example, it can be used common AC motors.

回転軸装置10は、図2に示すような構造となっている。 Rotary shaft 10 has a structure as shown in FIG. すなわち、回転軸装置10は、主に回転軸11と、ハウジング13と、ビルトインモータ23とから構成されている。 That is, the rotation shaft 10 includes a main rotation shaft 11, a housing 13, and a built-in motor 23. 回転軸11には、その内部先端側(図2において左方)に第1中空部11A、内部後端側に第2中空部11Bがそれぞれ形成され、回転軸11は中空軸になっている。 The rotary shaft 11, a first hollow portion 11A therein tip side (left side in FIG. 2), a second hollow portion 11B inside the rear end side are formed respectively, the rotary shaft 11 is in a hollow shaft.

回転軸11の先端は小径部に形成され、かつ軸方向前方に突出した突出部11Cが形成されている。 The tip of the rotary shaft 11 is formed in the small diameter portion, and the projecting portion 11C which projects axially forwardly is formed. そして、この突出部11Cには、前記砥石43がその内径部を嵌め込んで取付けられている。 Then, this projecting portion 11C, the grinding wheel 43 is attached by fitting the inside diameter portion. 砥石43は、ワークを研削加工するものであり、回転軸11の外径寸法より大きな外径のものが使用されている。 Grindstone 43 is for grinding the workpiece, those larger outer diameter than the outer diameter of the rotary shaft 11 is used. そして、ワークの材質等に対応して種々の形状、大きさに形成されている。 Then, various shapes corresponding to the material of the workpiece, and is formed in a size.

回転軸11の先端には、砥石43を押えて固定する砥石押え板12が取り外し可能に取付けられている。 The tip of the rotary shaft 11, the grinding wheel holding plate 12 for fixing retaining the grinding wheel 43 is attached removably. この砥石押え板12の外径は回転軸11の前端側大径部とほぼ同じ大きさとなっており、全体形状がほぼ皿状に形成されている。 The outer diameter of the grindstone pressing plate 12 is almost the same size as the front end large-diameter portion of the rotary shaft 11 is formed on the entire shape of substantially dished.

砥石押え板12の中心部には、回転軸11の突出部11Cが嵌り込む第1内径部12Aと、この第1内径部12Aより大径の第2内径部12Bが形成されている。 At the center of the grinding wheel holding plate 12, a first inner diameter portion 12A protruding portion 11C of the rotary shaft 11 is fitted, a second inner diameter portion 12B of larger diameter than the first inner diameter portion 12A is formed. そして、第2内径部12Bと外周との間が、第2内径部12Bの深さの分だけ突出した押え部12Cが形成されている。 Then, between the second inner diameter portion 12B and the outer circumference, the pressing portion 12C protruding by the amount of the depth of the second inner diameter portion 12B is formed. したがって、押え部12Cにより、回転軸11の突出部11Cに嵌め込まれた砥石43の側面が押え付けられて固定され、砥石43は回転軸11とともに高速回転できるようになっている。 Therefore, the pressing portion 12C, the side surface is pressed grindstone 43 fitted to the projecting portion 11C of the rotary shaft 11 is fixed, grinding wheel 43 is adapted to be a high-speed rotation together with the rotary shaft 11.

このような砥石押え板12は、砥石43を回転軸11の突出部11Cに嵌め込んだ後、突出部11Cに第1内径部12Aを嵌め込むとともに、押え部12Cを砥石43の側面に当接させた状態で、複数個の固定ボルト28により回転軸11に取付けられる。 Such grindstone pressing plate 12 abuts after fitting the grinding wheel 43 to the projecting portion 11C of the rotary shaft 11, together with fitting the first inner diameter portion 12A to the protruding portion 11C, the pressing portion 12C on the side surface of the grinding wheel 43 in a state of being attached to the rotary shaft 11 by a plurality of fixing bolts 28.

回転軸11はハウジング13に回転自在に支持されている。 Rotation shaft 11 is rotatably supported by the housing 13. すなわち、ハウジング13の内径は略円筒形に形成され、このハウジング13の先端内径には、回転軸11の先端側外周との間において前側軸受14が嵌装されている。 That is, the inner diameter of the housing 13 is formed in a substantially cylindrical shape, the tip inner diameter of the housing 13, the front bearing 14 is fitted between the distal end side outer circumference of the rotary shaft 11. この前側軸受14は、先端部を止め金15により、後端部をノズル駒16によりそれぞれ固定され、それぞれ軸方向の動きが規制されている。 The front bearing 14, the catch 15 distal portion, respectively fixed to the rear end by a nozzle piece 16, the movement of the axial direction is restricted.

止め金15は、回転軸11の先端側外周の一部に形成された窪み部に配置されるとともに、一端面をハウジング13の先端面に当接し、かつ図示しない取付けボルトによりハウジング13に固定されている。 Detent 15 is disposed in recess portions formed on a part of the distal end side outer circumference of the rotary shaft 11 abuts one end face on the front end surface of the housing 13, and is fixed to the housing 13 by a mounting bolt (not shown) ing. 止め金15の一端面には軸方向に突出した突起部15Aが形成され、この突起部15Aで前側軸受14の外輪を押えるようになっている。 One end surface of the stopper plate 15 projections 15A projecting in the axial direction is formed, so that press the outer ring of the front bearing 14 in the projecting portion 15A. また、止め金15は回転軸11の回転を妨げないような大きさの内径寸法に形成されている。 Further, the catch 15 is formed on the inner diameter dimensioned so as not to interfere with the rotation of the rotary shaft 11.

以上のような止め金15の内周にはリング状のエアシール用の溝15Bが切られている。 Or on the inner periphery of the stopper plate 15, such as it is cut groove 15B of the ring-shaped air seal. なお、本実施形態では油潤滑に限定して説明するが、油潤滑に限定されるものではなく、グリース潤滑にも適用することができる。 In the present embodiment will be described with limited to oil lubrication, is not limited to oil lubrication can be applied to the grease lubrication.

ノズル駒16は、一部突起部が前側軸受14の外輪部と当接するとともに、一部突起部とは反対面がハウジング13の内部突起部13Aに押付けられている。 Nozzle piece 16, together with a part projecting portion contacts the outer ring portion of the front bearing 14, the opposite side is pressed against the inner protrusion 13A of housing 13 is a part protruding portion. また、ノズル駒16の内部には、潤滑油の供給通路、および排出通路が形成され、供給通路からの潤滑油が前側軸受14に供給され、回転軸11はスムーズな回転が可能となっている。 Inside the nozzle piece 16, the supply passage of the lubricant, and the discharge passage is formed, lubricating oil from the supply passage is supplied to the front bearing 14, the rotary shaft 11 is allowed to smoothly rotate .

ハウジング13の後端側内径部には、回転軸11の後端側外周との間に後側軸受17が嵌装されている。 The rear end side inner diameter of the housing 13, the rear bearing 17 is fitted between the rear end outer periphery of the rotary shaft 11. この後側軸受17は、先端部をノズル駒18で、後端部を軸受押え部材19によりそれぞれ固定され、軸方向の動きが規制されている。 Side bearing 17 After this, the front end portion in the nozzle piece 18 are respectively fixed to the rear end by a bearing presser member 19, the movement in the axial direction is restricted. ノズル駒18には潤滑油を供給および排出できるように適宜通路が形成され、後側軸受17に潤滑油が供給される。 The nozzle piece 18 suitably passage so that it can supply and discharge the lubricating oil is formed, lubricating oil is supplied to the rear bearing 17.

軸受押え部材19はリング状に形成されており、回転軸11に後側軸受17を装着した後、回転軸11の後端外周に切られたねじに軸受押え部材19をねじ込んで固定される。 Bearing pressing member 19 is formed in a ring shape, after mounting the rear bearing 17 to the rotary shaft 11 is fixed by screwing the bearing pressing member 19 to cut into the rear end outer periphery of the rotary shaft 11 screws.

前記ハウジング13の後端には、複数本の取付けボルト20により後蓋21が取付けられている。 The rear end of the housing 13 is a rear cover 21 is attached by a plurality of mounting bolts 20. また、この後蓋21の内面には、次に述べるステータ25を固定する固定軸26が後蓋21と一体に取付けられている。 Further, on the inner surface of the rear cover 21, a fixed shaft 26 for fixing the stator 25 to be described below is mounted integrally with the rear cover 21. さらに、後蓋21および固定軸26内部には、冷却水通路21Aが形成されている。 Furthermore, inside the rear cover 21 and the fixed shaft 26, the cooling water passage 21A is formed.

固定軸26の後蓋21側において、回転軸11の端部と対向する位置には、ホールセンサなどが装着された基板27が取付けられている。 The closure 21 side after the fixed shaft 26, at a position opposite to the end portion of the rotary shaft 11, the substrate 27 is attached to such as a Hall sensor is mounted.

回転軸11の後端側内部、つまり第2中空部11Bにはビルトインモータ23が設けられている。 Built-in motor 23 is provided on the rear end side inside, i.e., the second hollow portion 11B of the rotary shaft 11. ビルトインモータ23は、ロータ24がステータ25の外側で回転するアウターロータタイプとされている。 Built-in motor 23, the rotor 24 is an outer rotor type rotating outside the stator 25. ロータ24は、永久磁石からなり、第2中空部11B内において、回転軸11の内径部に接着され、回転軸11とともに高速回転可能となっている。 The rotor 24 includes a permanent magnet, in the second hollow portion 11B, it is bonded to the inside diameter portion of the rotary shaft 11, and can speed rotation together with the rotary shaft 11.

これに対して、ステータ25は、ロータ24の内方に、かつロータ24と対向配置され、前述のように固定軸26に取付けられている。 In contrast, the stator 25, the inside of the rotor 24, and is disposed opposite to the rotor 24 is attached to the fixed shaft 26 as described above. このステータ25は、図示しないが固定子鉄心と、この固定子鉄心内部を巻回するコイルを含み構成されている。 The stator 25 is not shown is configured including a coil wound around the stator core, the internal this stator core. そして、ステータ25の外径面とロータ24の内径面とは、所定の空隙を有して対向配置されている。 Then, the inner surface of the outer surface of the rotor 24 of the stator 25 are opposed with a predetermined gap.

なお、回転軸11は、ロータ24を装着した状態でバランス調整が行われている。 The rotation shaft 11, the balancing being performed while wearing the rotor 24. そのため、振れが少なくなり、精度のよい回転が得られる。 Therefore, vibration is reduced, accurate rotation can be obtained. その結果、加工精度が向上する。 As a result, to improve the machining accuracy.

以上に説明したように、回転軸装置10においては、回転軸11の内部にビルトインモータ23が設けられ、回転軸11の外周に前側軸受14、後側軸受17等を介してハウジング13が設けられているので、回転軸11を大きくとることができる。 As described above, the rotary shaft 10 is built-in motor 23 is provided inside the rotary shaft 11, the housing 13 through the front bearing 14, the rear bearing 17 and the like is provided on the outer periphery of the rotary shaft 11 since it is, it is possible to increase the rotation shaft 11. つまり、回転軸11を大きくして剛性を確保する一方で回転軸装置10の外形を小さくして、機械サイズの小型化が図られている。 That is, by reducing the outer shape of the rotary shaft 10 while ensuring increased to rigid rotation shaft 11, the miniaturization of the machine size is achieved. この場合、砥石43の外径も小さくすることができる。 In this case, it is possible to smaller outer diameter of the grinding wheel 43.

機械サイズを小さくするために砥石43の外径を小さくしたい場合、外径が大きい砥石43での研削能率と同等の研削能率を得るためには、同一周速を得る必要があることから、外径に反比例して回転数を上げる必要がある。 If you wish to reduce the outer diameter of the grinding wheel 43 in order to reduce the mechanical size, since in order to obtain the same grinding efficiency and grinding efficiency in large outer diameter grinding wheel 43, it is necessary to obtain the same peripheral speed, outside it is necessary to increase the rotational speed in inverse proportion to the diameter.

仮に、従来の単純で安価なベルト掛け構造の研削盤で、砥石43の外径を小さくして、例えば10000rpm以上の回転数を得ようとする場合、従来の研削盤で使用される市販のモータでは回転数が3000rpm〜5000rpmであるため、プーリの大きさや掛かり代が問題となり、別の複雑な機械構造が必要となる。 If, in grinder conventional simple and inexpensive belt receiving structure, if the by reducing the outer diameter of the grinding wheel 43, for example, to obtain more rotational speed 10000 rpm, commercial motor used in a conventional grinding machine in order rotational speed is 3000Rpm~5000rpm, size and costs allowance of the pulley becomes a problem, another complex mechanical structure is required.
ところが、本実施形態の回転軸装置10では、ビルトインモータ23のロータ24とステータ25との構成、例えば、ステータ25の固定子鉄心内部を巻回するコイル数を増減する等して調整することで、容易に所望の回転数を得ることができる。 However, the rotary shaft 10 of the present embodiment, the configuration of the rotor 24 and the stator 25 of the built-in motor 23, for example, by adjusting with the like to increase or decrease the number of coil winding the inner stator iron core of the stator 25 it can be easily obtained the desired rotational speed.

ここで、砥石の回転数について考察する。 Here, consider the rotational speed of the grinding wheel.
いま、砥石径をD(m)、砥石回転数をN(rpm)、必要砥石周速をV(m/min)、許容プーリ比をR(軸間距離や、回転速度によって決まる限界値)、市販モータ定格回転数をNM(rpm)としたとき、砥石回転数は次式により求められる。 Now, the grinding wheel diameter D (m), the grinding wheel rotational speed N (rpm), the required grinding wheel circumferential speed V (m / min), the allowable pulley ratio R (or between the axes distance, the limit value determined by the rotational speed), when a commercially available motor rated speed was NM (rpm), the grinding wheel rotational speed is determined by the following equation.
N=N M ×R (1) N = N M × R (1 )

以上の式1により求めた砥石の回転数Nと、必要砥石周速Vとの関係を次に示す。 Following more the rotational speed N of the wheel determined by Equation 1, the relationship between the required grinding wheel circumferential speed V.
πDN>V (2) πDN> V (2)
πDN<V (3) πDN <V (3)
前記(2)式の場合は、必要砥石周速Vが低速なので、ベルト掛けにて砥石を回すことが可能である。 Wherein (2) the case of expression, the need grindstone peripheral speed V is slow, it is possible to turn the grinding wheel in the belt hook. また、(3)式の場合は、必要砥石周速Vが高速なので、ベルト掛けにて砥石を回すことができず、ビルトインモータなど、別の手段を考える必要がある。 Further, (3) If the equation, the need grindstone peripheral speed V is fast, it is impossible to turn the grinding wheel in the belt rack, etc. built-in motor, it is necessary to consider alternative means. そして、本実施形態のアウターロータタイプのビルトインモータ23を備えた回転軸装置10では、(3)式の条件を容易に満たすことが可能となる。 Then, the rotary shaft 10 having the outer rotor type built-in motor 23 of the present embodiment, it is possible to meet easily (3) conditions.

次に、本実施形態の回転軸装置10の作用を説明する。 Next, the operation of the rotary shaft 10 of the present embodiment.
ワークヘッド45のワーク把持機構により把持されたワークに対して、テーブル移動機構の駆動により切り込みテーブル2をX軸およびY軸方向に移動させながら、回転軸11に装着された砥石43を所定の加工開始位置に停止させる。 Against being gripped by the workpiece gripping mechanism of the work head 45 work, while moving the table 2 cut by driving the table moving mechanism in the X-axis and Y-axis direction, the grinding wheel 43 mounted on the rotary shaft 11 a predetermined processing to stop the starting position.

次いで、アウターロータ24を駆動させて回転軸11および砥石43を回転させるとともに、切り込みテーブル2を適宜X軸、Y軸方向に移動させ、切り込み量、送り速度等の微調整をしながら、所定の研削加工を行う。 Then, to rotate the rotating shaft 11 and grinding wheel 43 drives the outer rotor 24, cuts appropriately X-axis table 2 is moved in the Y-axis direction, depth of cut, while a fine adjustment such as feed rate, predetermined do the grinding.

以上のような本実施形態の回転軸装置10によれば、回転軸11の内部に設けられたビルトインモータ23が、ステータ25の外周側でロータ24が回転するアウターロータタイプとなっているので、外部モータを設けたタイプの研削盤30の切り込みテーブル32に比べて、外部モータを設置するスペースが不要となる。 According to the rotary shaft 10 of the present embodiment as described above, the built-in motor 23 that is provided inside the rotary shaft 11, so it has an outer rotor type rotor 24 is rotated on the outer peripheral side of the stator 25, compared external motor to cut table 32 types of grinding machine 30 provided, space for installing an external motor is not necessary. その結果、回転軸装置10を設ける切り込みテーブル2が小さなスペースのものですみ、研削盤の小型化を図ることができる。 As a result, the cut table 2 provided rotary shaft device 10 requires only that a small space, it is possible to reduce the size of the grinding machine.

また、回転軸11の外周側には、前側軸受14、後側軸受17とハウジング13のみが配置されている。 Further, on the outer peripheral side of the rotary shaft 11, only the front bearing 14, the rear bearing 17 and the housing 13 are disposed. そのため、回転軸11を十分な剛性を確保できる外径とすることができるとともに、主軸22の外形サイズをインナーロータタイプのビルトインモータと比べて格段に小さくすることができ、その結果、研削盤の小型化を図ることができる。 Therefore, with the rotary shaft 11 may be an outer diameter that can secure sufficient rigidity, the outer size of the main shaft 22 can be much smaller than an inner rotor type built-in motor, so that the grinding machine it is possible to reduce the size.

また、ステータ25の固定子鉄心内部を巻回するコイル数を増減する等して調整することで、容易に所望の回転数を得ることができる。 Further, by adjusting and equal increases or decreases the number of coil winding the inner stator iron core of the stator 25, it is possible to obtain easily the desired rotational speed. その結果、砥石43の径を小さくして、例えば10000rpm以上の回転数を得ようとする場合でも、その要望に容易に対応することができる。 As a result, by reducing the diameter of the grinding wheel 43, for example, even if an attempt is made to obtain a rotational speed of more than 10000 rpm, it is possible to easily cope with the demands.

また、回転軸11は、ロータ24を装着した状態でバランス調整が行われているので、振れが少なくなり、ベルト等の外部振動源を持たないことと相俟って精度のよい回転が得られる。 The rotary shaft 11, since balance adjustment while wearing the rotor 24 is being performed, the shake is reduced, good rotation accuracy I cooperation with and that no external vibration source such as a belt is obtained . その結果、加工精度の向上を図ることができる。 As a result, it is possible to improve the machining accuracy.

更に、ステータ25が固定軸26に固定され、この固定軸26はハウジング13の後端面に取付けられた後蓋21にハウジング13と一体的に設けられているので、ハウジング13の後端面を後蓋21で塞ぐと同時にステータ25を装着することができる。 Furthermore, the stator 25 is fixed to the fixed shaft 26, since the fixed shaft 26 is provided a housing 13 integrally with the lid 21 after being attached to the rear end surface of the housing 13, lid rear the rear end surface of the housing 13 It closed with 21 to be able to simultaneously mount the stator 25. その結果、ステータの装着作業が少ない手間で済む。 As a result, it requires only troublesome mounting work of the stator is small.

なお、本発明に係る工作機械の回転軸装置は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良等が可能である。 The rotation shaft of a machine tool according to the present invention is not limited to the embodiments described above, appropriate modifications, improvements, and the like are possible. 例えば、前記実施形態では、回転軸装置10を設けた研削盤が外形研削盤とされていたが、これに限定されるものではない。 For example, in the embodiment, grinder provided with a rotary shaft device 10 it had been a contour grinding machine, but is not limited thereto. 回転軸装置10は、内面研削盤や平面研削盤等の他の研削盤に設けてもよく、或いはワークヘッド45に設けてもよい。 Rotary shaft 10 may be provided to other grinding machine such as internal grinder and surface grinder, or may be provided on the work head 45.

また、前記実施形態では、回転軸装置10を研削盤に設けたが、例えば、回転軸を備えたマシニングセンタ等の工作機械にも適用することができる。 Further, in the above embodiment is provided with the rotary shaft 10 in the grinding machine, for example, it can be applied to a machine tool of the machining center or the like provided with a rotary shaft.

更に、前記実施形態では、回転軸11の内部に、第1中空部11Aおよび第2中空部11Bを形成してあるが、ビルトインモータ23を設けるための第2中空部11Bが形成してあればよく、第1中空部11Aは必ずしも形成しなくてもよい。 Further, in the above embodiment, the interior of the rotary shaft 11, is formed a first hollow portion 11A and the second hollow portion 11B, but if the second hollow portion 11B is formed to provide a built-in motor 23 well, the first hollow portion 11A may not necessarily formed. そして、この場合は第1中空部11Aを加工する手間が省ける。 In this instance Habukeru the trouble of working the first hollow portion 11A.

本発明に係る工作機械の回転軸装置の一実施形態を示す概略平面図である。 Is a schematic plan view showing an embodiment of a rotating shaft of a machine tool according to the present invention. 前記実施形態の回転軸装置の構造を示す縦断面図である。 It is a longitudinal sectional view showing a structure of a rotary shaft device of the embodiment. 従来の外部駆動モータを備えた研削盤を示す概略平面図である。 It is a schematic plan view showing a grinding machine provided with a conventional external drive motor. 従来のインナーロータタイプのビルトインモータを示す縦断面図である。 Is a longitudinal sectional view showing a built-in motor of the conventional inner rotor type.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 研削盤 10 砥石用回転軸装置(工作機械の回転軸装置) 1 grinder 10 grindstone rotating shaft apparatus (rotating shaft of a machine tool)
11 回転軸 13 ハウジング 21 後蓋 23 ビルトインモータ 24 ロータ 25 ステータ 11 the rotating shaft 13 housing 21 after the cover 23 built-in motor 24 rotor 25 stator

Claims (2)

  1. 回転軸と、内部に軸受を介して前記回転軸を回転自在に支持するハウジングと、を含み構成された主軸を備えた工作機械の回転軸装置において、 A rotary shaft, the rotary shaft device of a machine tool comprising a housing for rotatably supporting the configured main shaft includes the rotary shaft via a bearing therein,
    前記回転軸の先端側には被加工物を加工する加工用工具が装着可能とされ、前記回転軸の少なくとも後端側内部には中空部が形成されるとともに、該中空部内にビルトインモータが設けられ、 Wherein the tip side of the rotary shaft configured to be mounted machining tool for machining a workpiece, wherein together with the hollow portion in the inside of at least the rear end of the rotary shaft is formed, is the built-in motor in the hollow portion provided It is,
    前記ビルトインモータが、前記回転軸の後端側内径部に設けられ当該回転軸とともに回転するロータと、該ロータの内方に当該ロータと対向配置して固定されるステータと、を備えて構成されたアウターロータタイプであることを特徴とする工作機械の回転軸装置。 The built-in motor is a rotor that rotates together with the rotary shaft provided at the rear side inside diameter portion of the rotary shaft, is configured with a stator in which the rotor and opposed to being fixed to the inside of the rotor rotary shaft device of a machine tool, characterized in that an outer rotor type was.
  2. 前記加工用工具が、砥石であることを特徴とする請求項1に記載した工作機械の回転軸装置。 The machining tool, machine tool rotary shaft device according to claim 1, characterized in that the grinding wheel.
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