JP2006305669A - Main spindle device of machine tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、工作機械の主軸装置に関し、特に主軸に加わる曲げ荷重に対して主軸を保護する構造に関する。 The present invention relates to a spindle device of a machine tool, and more particularly to a structure for protecting a spindle against bending load applied to the spindle.
主軸を軸受で回転可能に支えた主軸装置では、加工時の応力によって、主軸に曲げ荷重が加わる。この曲げ荷重が大きくなると主軸は塑性変形し、振れとなって加工精度を悪化させる。そのため、例えばマシニングセンタにおいては、主軸モータや送り軸にかかる負荷を監視し、ある範囲を超えると停止させるなどの制御を行うものがある。
例えば、特許文献1では、主軸や工具の衝突或いは過負荷により、主軸に加わった曲げ荷重により、主軸ハウジング先端に設けた可動部材に主軸が接触したら、主軸の回転を即座に停止させると共に、可動部材を支持しているボルトを段階的に剪断させることで、主軸が可動部材に衝突した際のエネルギーを吸収して主軸が変形するのを抑制している。
For example, in
上記特許文献1の構成により、ボルトが変形或いは剪断して衝突時に主軸に加わった応力を吸収し、損傷を抑制することが可能であるし、ボルトの剪断状態をみて衝突の程度を判断するのに役立てることができるが、可動部材が移動するので曲げ荷重による主軸の弾性変形は抑えられず、加工精度を維持するのは難しかった。
また、主軸装置を復帰させるには剪断したボルトの交換を要し、復帰作業が面倒であったし、衝突以外の過負荷でもボルトが変形して可動部材が移動してしまうので、主軸に加わる過負荷がなくなり主軸の弾性変形が元に戻った場合には、逆に反対側で可動部材に接触する場合が発生し、この場合も加工を継続することができない。
With the configuration of the above-mentioned
In addition, it is necessary to replace the sheared bolt to restore the spindle device, and the restoration work is troublesome, and the bolt is deformed and the movable member is moved even by an overload other than the collision, so that the movable member moves. When the overload is eliminated and the elastic deformation of the main shaft returns to the original state, there is a case where the movable member comes into contact with the opposite side, and in this case, the machining cannot be continued.
そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、曲げ荷重が主軸に加わっても加工精度が大きく劣化するようなことがなく、更に工具や主軸に衝撃力が加わった場合にはその衝撃の程度を知ることができ復帰作業のレベルを判断し易い工作機械の主軸装置を提供することを目的とする。 Therefore, in view of such a problem, the present invention does not greatly deteriorate the machining accuracy even when a bending load is applied to the main shaft, and further, when the impact force is applied to the tool or the main shaft, the degree of the impact It is an object of the present invention to provide a spindle device for a machine tool that can easily determine the level of return work.
上記課題を解決する為に、請求項1に記載の発明は、工具を回転操作するための主軸と、複数の軸受を介して前記主軸を回転可能に支持する主軸ハウジングとを有する工作機械の主軸装置において、主軸ハウジングの前記複数の軸受より主軸先端側となる部位に、主軸を取り囲むリング状部材を固定設置し、該リング状部材は、主軸が自身の軸方向と直交する方向に弾性変形した場合に、前記リング状部材に接触するよう配置されて成ることを特徴とする。
この構成により、主軸が弾性変形したらリング状部材に接触するので、主軸の更なる変形を抑えることができ、主軸が曲げ荷重を受けた際の加工精度の悪化を低減できる。また、主軸の塑性変形を抑えることができる。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to
With this configuration, when the main shaft is elastically deformed, it comes into contact with the ring-shaped member, so that further deformation of the main shaft can be suppressed, and deterioration of processing accuracy when the main shaft receives a bending load can be reduced. Moreover, plastic deformation of the main shaft can be suppressed.
請求項2の発明は、請求項1に記載の発明において、リング状部材が、主軸に比して低硬度の材質により作製されて成ることを特徴とする。
この構成により、プログラムミス等で主軸や工具に衝突事故が発生して主軸に大きな衝撃力が加わった場合に、硬度の低いリング状部材にその痕跡が残る。そのため、痕跡から主軸に加わった衝撃力を推定でき、修理の規模や修理の必要箇所を判断することが可能となる。
The invention of
With this configuration, when a collision accident occurs in the spindle or tool due to a program error or the like and a large impact force is applied to the spindle, the trace remains on the ring-shaped member having low hardness. For this reason, it is possible to estimate the impact force applied to the spindle from the trace, and to determine the scale of repair and the location where repair is necessary.
本発明によれば、リング状部材により主軸の更なる変形を抑えることができ、主軸が曲げ荷重を受けた際の加工精度の悪化を低減できる。また、リング状部材の硬度を主軸に比べて低くすることで、主軸が接触した痕跡が残り、痕跡から主軸に加わった衝撃力を推定でき、修理の規模や修理の必要箇所を判断することが可能となる。 According to the present invention, further deformation of the main shaft can be suppressed by the ring-shaped member, and deterioration of processing accuracy when the main shaft receives a bending load can be reduced. In addition, by making the hardness of the ring-shaped member lower than that of the main shaft, traces of contact with the main shaft remain, the impact force applied to the main shaft can be estimated from the traces, and the scale of repair and the location where repair is necessary can be determined. It becomes possible.
以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明に係る工作機械の主軸装置の一例を示す縦断面説明図であり、1は装着した工具7を回転操作する主軸、2は主軸1を保持する主軸ハウジング、3は主軸1を回転可能に支持する軸受、4は主軸ハウジング2の先端を閉塞する蓋部材、5は蓋部材4の内側部に主軸1を囲むように取り付けられたリング状部材、6は工具7を主軸1に取り付けるための工具ホルダを示している。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of a spindle device of a machine tool according to the present invention. 1 is a spindle for rotating a mounted
軸受3は主軸ハウジング2内に複数設けられ、主軸1はそれら軸受3により回転可能に支持されている。この主軸1の先端部内部には工具7を保持するためのコレット9を備え、工具7は工具ホルダ6がコレット9に把持されて主軸1に取り付けられている。
一方、主軸1の内部には、軸方向である前後方向(図示上下方向)へコレット9を移動操作して工具ホルダ6を着脱操作する軸10を有し、この軸10は主軸ハウジング2の上部に設けられた図示しない油圧装置により前後移動される。また、主軸1の回転はサーボモータ11によって行われる。
A plurality of
On the other hand, the
リング状部材5は、蓋部材4の内縁部に形成されたリング状凹部4aに打ち込み固定され、しまりばめされて取り付けられている。このリング状部材5は、主軸1より柔らかい材質で形成され、例えば主軸1がニッケルクロム鋼、リング状部材5が真鍮で形成されている。そして、主軸1とリング状部材5の間の隙間は、主軸2に曲げ荷重がかかり弾性変形が発生すると、主軸1とリング状部材5が接触する程度の僅かな間隔となっている。
The ring-
このようなリング状部材5を設置することで、切削力等により工具7から主軸1にかけて曲げ荷重(曲げモーメント)がかかって主軸1が変形すると、主軸1とリング状部材5が接触し、リング状部材5が曲げ荷重を支えて主軸1のそれ以上の曲がりを抑える作用を奏する。そのため、リング状部材が主軸の更なる変形を抑えることができ、主軸が曲げ荷重を受けた際の加工精度の悪化を低減できるし、主軸の塑性変形を抑えることも可能となる。
By installing such a ring-
また、プログラミングミス等により工具7や主軸1がワーク等に衝突して、主軸1とリング状部材5の衝突が発生した場合、柔らかい材質から成るリング状部材5に主軸1との衝突の痕跡が残るため、その痕跡の大きさにより主軸に加わった衝撃力を推定でき、修理の規模や修理の必要箇所を判断することが可能となる。
In addition, when the
尚、上記実施形態では、リング状部材5の材質を真鍮としているが、主軸との硬度の関係で選択すれば良く、アルミニウムや他の合金であっても良い。
また、蓋部材4にリング状部材5を設置しているが、主軸ハウジング2の先端部に直接リング状部材を取り付けても良い。
In the above embodiment, the material of the ring-
Further, although the ring-
1・・主軸、2・・主軸ハウジング、3・・軸受、4・・蓋部材、5・・リング状部材。 1 .... main shaft, 2 .... main shaft housing, 3 .... bearing, 4 .... lid member, 5 .... ring-shaped member.
Claims (2)
主軸ハウジングの前記複数の軸受より主軸先端側となる部位に、主軸を取り囲むリング状部材を固定設置し、該リング状部材は、主軸が自身の軸方向と直交する方向に弾性変形した場合に、前記リング状部材に接触するよう配置されて成ることを特徴とする工作機械の主軸装置。 In a spindle device of a machine tool having a spindle for rotating a tool, and a spindle housing that rotatably supports the spindle via a plurality of bearings,
When a ring-shaped member surrounding the main shaft is fixedly installed in a portion of the main shaft housing that is closer to the front end of the main shaft than the plurality of bearings, the ring-shaped member is elastically deformed in a direction perpendicular to its own axial direction. A spindle device for a machine tool, wherein the spindle device is disposed so as to contact the ring-shaped member.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005130302A JP2006305669A (en) | 2005-04-27 | 2005-04-27 | Main spindle device of machine tool |
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JP2005130302A JP2006305669A (en) | 2005-04-27 | 2005-04-27 | Main spindle device of machine tool |
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Country Status (1)
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009160701A (en) * | 2008-01-08 | 2009-07-23 | Okuma Corp | Spindle device of machine tool |
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2005
- 2005-04-27 JP JP2005130302A patent/JP2006305669A/en active Pending
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