JP2007245344A - Main spindle unit - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive main spindle unit easy in attachment/detachment in a maintenance. <P>SOLUTION: The main spindle comprises: a front side bearing 12; a bearing sleeve 11 movable in the shaft direction of a rotary shaft 6; and a rear side bearing 13 having an inner ring fitted around the other end of the rotary shaft, having an outer ring fixed to the bearing sleeve 11, and rotatably supporting the rotary shaft 6 by cooperating with the front side bearing. The diameter becomes smaller in the order of an inner peripheral diameter of an outer cylinder 3, an inside diameter of a stator 4, and an outside diameter of the bearing sleeve 11; a sub-assembly 2 made up of a front housing 8, a rotating shaft 6, and the bearing sleeve 11 is withdrawable from the outer cylinder 3; the bearing sleeve is housed in a sleeve housing 5; and an outside diameter of the bearing sleeve is tightly fitted to an inside diameter of the sleeve housing. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、例えばフライス盤やマシンニングセンタ等の工作機械に備えられる主軸装置及び主軸装置を備えた工作機械に関する。   The present invention relates to a spindle device provided in a machine tool such as a milling machine or a machining center, and a machine tool including the spindle device.

工作機械等の主軸装置として、フロントハウジングとスピンドル本体間に、フロント側軸受を介装し、スピンドル本体の後部外周にリア側軸受を介装したビルトインモータスピンドル装置が、例えば、特開平7−112303号公報(以後、『特許文献1』と記述する。)、特開2003−159622号公報(以後、『特許文献2』と記述する。)に記載されているように、従来から知られている。   As a spindle device for a machine tool or the like, a built-in motor spindle device in which a front-side bearing is interposed between a front housing and a spindle body and a rear-side bearing is interposed on the outer periphery of the rear portion of the spindle body is disclosed, for example, in JP-A-7-112303. As described in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-159622 (hereinafter referred to as “Patent Document 1”) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-159622 (hereinafter referred to as “Patent Document 2”). .

図31に示すように、特許文献1、特許文献2に開示されたビルトインモータスピンドル装置500では、ユニット支持部材501によって保持されるモータハウジング502と、このモータハウジング502前方に結合されるフロントハウジング503と、を備えている。また、このモータハウジング502及びフロントハウジング503内に内装されるスピンドル本体505と、モータハウジング502の中間部内周に固着されたステータ506とを備え、スピンドル本体505の中間部外周にはロータ507が固着されている。   As shown in FIG. 31, in the built-in motor spindle device 500 disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, a motor housing 502 held by a unit support member 501 and a front housing 503 coupled to the front of the motor housing 502 are provided. And. A spindle main body 505 provided in the motor housing 502 and the front housing 503 and a stator 506 fixed to the inner periphery of the intermediate portion of the motor housing 502 are provided. A rotor 507 is fixed to the outer periphery of the intermediate portion of the spindle main body 505. Has been.

また、スピンドル本体505は中空筒状となり、筒内には皿ばね508で付勢され且つ筒内を摺動自在なドローバ509が設けられているとともに、この先端にはチャック部510が設けられている。そして、フロントハウジング503とスピンドル本体505間には、4個のフロント側軸受511を介装している。また、スピンドル本体505の後部外周には円筒ころ軸受であるリア側軸受512と、軸受スリーブ513が外嵌されており、モータハウジング502の後部にはリアカバー514がボルト締めされている。   The spindle body 505 has a hollow cylindrical shape, and a draw bar 509 that is urged by a disc spring 508 and is slidable in the cylinder is provided in the cylinder, and a chuck portion 510 is provided at the tip. Yes. Four front bearings 511 are interposed between the front housing 503 and the spindle body 505. A rear-side bearing 512, which is a cylindrical roller bearing, and a bearing sleeve 513 are fitted on the rear outer periphery of the spindle body 505, and a rear cover 514 is bolted to the rear of the motor housing 502.

ところで、工作機械では、主に軸受に損傷を生じることで主軸故障の原因となることが多く、軸受の寿命や、加工プログラムミスによる主軸の衝突等がその原因である。主軸が故障してから復帰するまでの時間(ダウンタイム)を短縮することが、特に自動車部品加工等の生産ラインに直結する部品加工現場では重要である。また、工作機械の主軸の高速化が進んでおり、主軸軸受の寿命は低速機(dmN60万未満)(dm;転がり軸受のピッチ円直径(mm)、N;回転速度(min−1))では10万時間以上と実質無限であったのに対し、高速機では1〜2万時間となってきたため、消耗品扱いと考え、メンテナンスコストを抑える必要も生じている。 By the way, in a machine tool, it is often the cause of a spindle failure by mainly damaging the bearing, which is caused by a bearing life, a spindle collision caused by a machining program error, or the like. It is important to reduce the time (downtime) from when a spindle breaks down until it returns, especially at parts machining sites that are directly connected to production lines such as automobile parts machining. In addition, the spindle speed of machine tools has been increased, and the life of the spindle bearing is low speed machine (dmN less than 600,000) (dm: diameter diameter of rolling bearing pitch circle (mm), N: rotational speed (min −1 )). While it has been virtually infinite as 100,000 hours or more, it has become 1 to 20,000 hours in high-speed machines, so it is considered that it is treated as a consumable and it is necessary to reduce maintenance costs.

上記特許文献1に開示されたスピンドル装置500では、メンテナンス性向上のためにスピンドル本体505が抜けるように構成されている。しかしながら、この構成では、スピンドル本体505は抜けるが、円筒ころ軸受であるリア側軸受512の交換に関する記載はなく、リア側軸受512が損傷すればメンテナンスの手間は従来と変わらない。また、スピンドル本体505を抜くために、潤滑ノズルの突出部が設けられないので、必然的に、組込み後にリア軸受512の慣らし運転が2〜10時間程度必要となるので、ダウンタイムが長くなるという問題があった。   The spindle device 500 disclosed in Patent Document 1 is configured such that the spindle main body 505 can be removed to improve maintainability. However, in this configuration, the spindle main body 505 comes off, but there is no description regarding replacement of the rear side bearing 512 which is a cylindrical roller bearing, and if the rear side bearing 512 is damaged, the maintenance work is not different from the conventional one. Further, since the protruding portion of the lubrication nozzle is not provided in order to remove the spindle body 505, it is inevitably necessary to run the rear bearing 512 for about 2 to 10 hours after installation, so that the downtime is prolonged. There was a problem.

また、上記特許文献2に開示されたスピンドル装置500では、主軸を取り外す時は後部に回ってパイプを外したり、組立てるときはさらに軸受ケースとパイプの位相を合わせる作業が必要であったりと、作業性が悪いという問題があった。   Further, in the spindle device 500 disclosed in the above-mentioned Patent Document 2, when removing the main shaft, the pipe is removed by turning to the rear part, or when assembling, it is necessary to further adjust the phase of the bearing case and the pipe. There was a problem that the nature was bad.

工作機械等の主軸装置の他の一例として、スリーブハウジングと軸受スリーブの間に複数枚の皿ばねを積層して配置した主軸装置が、例えば、特開平11−138305号公報(以後、『特許文献3』と記述する。)に記載されているように、従来から知られている。   As another example of a spindle device such as a machine tool, a spindle device in which a plurality of disc springs are stacked between a sleeve housing and a bearing sleeve is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-138305 (hereinafter referred to as “Patent Document”). 3 ”)), which has been conventionally known.

主軸装置においては、高速回転時の発熱等によって回転軸が軸方向に伸縮したときに、該軸方向変位を吸収できるように、一方の軸受(リア側軸受)が、スリーブハウジングに嵌合して軸方向に移動可能とされた軸受スリーブに固定されている。スリーブハウジングと軸受スリーブとの嵌合は、単純なはめあいとした滑り面方式や軸方向に移動可能なボールブッシュを用いたボールスライド方式、等が知られている。回転軸の自由端側を支持する軸受スリーブには、スライド性と共に、ラジアル剛性及びアキシアル方向の振動減衰性が要求される。   In the spindle device, one bearing (rear side bearing) is fitted to the sleeve housing so that the axial displacement can be absorbed when the rotating shaft expands and contracts in the axial direction due to heat generated during high-speed rotation. It is fixed to a bearing sleeve that is movable in the axial direction. As the fitting between the sleeve housing and the bearing sleeve, a sliding surface method with a simple fit, a ball slide method using a ball bush movable in the axial direction, and the like are known. The bearing sleeve that supports the free end of the rotating shaft is required to have radial rigidity and vibration damping in the axial direction in addition to slidability.

スリーブハウジングと軸受スリーブとの嵌合が滑り面方式の場合、発熱に伴って嵌合隙間が減少するので、初期嵌合隙間を大きく設定する必要がある。これは、主軸装置の回転時に回転軸の振動を増大させる一因となっていた。また、ボールブッシュを用いた嵌合のボールスライド方式の場合、発熱によって締め代が増大して軸受スリーブの滑らかな軸方向移動が阻害されたり、アキシアル剛性が低く、回転軸のびびりと呼ばれる自励振動が生じたりする場合があった。   When the fitting between the sleeve housing and the bearing sleeve is a sliding surface method, the fitting gap decreases with heat generation, so that the initial fitting gap needs to be set large. This has contributed to an increase in vibration of the rotating shaft when the spindle device is rotated. In the case of a ball slide system that uses a ball bushing, the tightening margin increases due to heat generation, hindering smooth axial movement of the bearing sleeve, low axial rigidity, and self-excitation called chattering of the rotating shaft. In some cases, vibration occurred.

そのため、特許文献3に開示された主軸装置では、回転軸の自励振動を減衰させるため、スリーブハウジングと軸受スリーブの間に複数枚の皿ばねを積層して配置してアキシアル剛性を高めると共に、皿ばねの摩擦によって自励振動を防止するようにしている。   Therefore, in the spindle device disclosed in Patent Document 3, in order to attenuate the self-excited vibration of the rotating shaft, a plurality of disc springs are stacked between the sleeve housing and the bearing sleeve to increase the axial rigidity, Self-excited vibration is prevented by friction of the disc spring.

ところが、上記特許文献3に開示された主軸装置では、皿ばねの摩擦によって自励振動を減衰させるようになっており、減衰力は、皿ばねのバネ常数、枚数、設置方向、等で決まる。これらの事項は、主軸装置の組付け時に設定されてしまうので、主軸装置を分解するなどして皿ばねを組み替えない限り一定不変である。言い換えると、例えば減衰率等を運転条件に最適な値に再設定するなど、回転条件に応じて特性を変更することは困難であった。   However, in the spindle device disclosed in Patent Document 3, self-excited vibration is attenuated by friction of the disc spring, and the damping force is determined by the spring constant, number of disc springs, installation direction, and the like. Since these items are set when the spindle device is assembled, they are constant unless the disc spring is reassembled by disassembling the spindle device or the like. In other words, it has been difficult to change the characteristics according to the rotation conditions, such as resetting the attenuation rate or the like to a value optimal for the operating conditions.

近年、主軸装置の高速化が著しく、該高速化に伴って発生熱量も多くなっていることから、これに対抗し得る、より高度な回転軸の支持方法が求められている。   In recent years, the speed of the spindle device has been remarkably increased, and the amount of generated heat has increased with the increase in speed. Therefore, there has been a demand for a more advanced rotating shaft support method that can counter this.

また、主軸装置を備えた工作機械一例として、主軸頭のハウジングをフロントハウジングとリアハウジングとに分割し、両者をボルトで締結している工作機械が、例えば、特開2003−159622号公報(前記特許文献2)に記載されているように、従来から知られている。   Moreover, as an example of a machine tool provided with a spindle device, a machine tool in which a spindle head housing is divided into a front housing and a rear housing and both are fastened with bolts is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-159622 (described above). As described in Patent Document 2), it has been conventionally known.

このような工作機械では、カートリッジ全体ではなく、ビルトインモータのステータと、外筒とを主軸頭に残し、軸、フロント側軸受、フロントハウジング、ビルトインモータのロータ、リア側軸受、リアハウジングを主軸サブカートリッジとして取り外すようにしている。   In such a machine tool, the stator of the built-in motor and the outer cylinder are left at the spindle head instead of the entire cartridge, and the shaft, the front bearing, the front housing, the rotor of the built-in motor, the rear bearing, and the rear housing are connected to the main spindle sub. It is removed as a cartridge.

特開平7−112303号公報JP-A-7-112303 特開2003−159622号公報JP 2003-159622 A 特開平11−138305号公報JP-A-11-138305

ところで、工作機械において、故障や寿命の到達により、主軸装置を交換する場合、軸受やステータを個別に主軸頭に組み込む構成のものでは、交換作業に時間がかかり、機械のダウンタイムが増大する。そこで、主軸装置をカートリッジとして主軸頭に対して一体的に分割、組付可能な構造とすることにより、交換時間を短縮できることが知られている。   By the way, when a spindle device is replaced due to failure or the end of its life in a machine tool, a configuration in which bearings and stators are individually incorporated into the spindle head takes time for the replacement work and increases the downtime of the machine. Therefore, it is known that the replacement time can be shortened by using a structure in which the spindle device can be divided and assembled integrally with the spindle head as a cartridge.

主軸及び軸受の交換に際し、主軸カートリッジ全体が抜ける構造を有するものもあるが、この構造では、ビルトインモータ方式の場合に、油空圧管や電線を引き離す必要があり、作業に時間がかかる。   When replacing the main shaft and the bearing, some have a structure in which the entire main shaft cartridge can be removed. However, in this structure, in the case of the built-in motor system, it is necessary to separate the hydraulic / pneumatic tube and the electric wire, which takes time.

これに対し、上記特許文献2では、カートリッジ全体ではなく、ビルトインモータのステータと、外筒とを主軸装置に残し、軸、フロント側軸受、フロントハウジング、ビルトインモータのロータ、リア側軸受、リアハウジング、を主軸サブカートリッジとして、一体的に取り出せるようになっている。しかし、主軸カートリッジの分解のときに、主軸頭内部に入り込んでいる主軸カートリッジの部分を主軸頭からすべて抜き取る必要があるが、主軸カートリッジは重量物のために、人力で抜くことはできない。   On the other hand, in Patent Document 2 described above, the stator of the built-in motor and the outer cylinder are left in the main shaft device instead of the entire cartridge, and the shaft, the front side bearing, the front housing, the rotor of the built-in motor, the rear side bearing, and the rear housing are left. Can be integrally taken out as a main spindle sub-cartridge. However, when disassembling the main spindle cartridge, it is necessary to extract all of the main spindle cartridge portion that has entered the main spindle head from the main spindle head. However, the main spindle cartridge is heavy and cannot be extracted manually.

そこで、主軸カートリッジを工作機械のワークテーブルに固定して、主軸の軸方向と平行な送り軸であるZ軸送りを利用して抜くと安全かつ短時間に抜くことができる。ところが、主軸カートリッジを主軸頭から完全に抜くために必要な長さよりも、Z軸移動量の方が短いと、Z軸送りを利用した抜き取りが不可能になる。   Therefore, if the spindle cartridge is fixed to the work table of the machine tool and is extracted using the Z-axis feed which is a feed axis parallel to the axial direction of the spindle, it can be safely and quickly extracted. However, if the Z-axis movement amount is shorter than the length necessary for completely removing the spindle cartridge from the spindle head, extraction using Z-axis feed becomes impossible.

また、主軸カートリッジを分解するときに、多くの油空圧管や電線を切り離す作業が必要であり、交換時間が長い。これに対して、主軸サブカートリッジの場合は多くの油空圧管や電線を切り離す作業は必要ないが、主軸サブカートリッジを主軸頭から完全に抜くために必要な長さよりも、Z軸移動量の方が短いと、Z軸送りを利用した抜き取りが不可能になる点は同じである。   In addition, when disassembling the spindle cartridge, it is necessary to separate many hydraulic / pneumatic tubes and electric wires, and the replacement time is long. On the other hand, in the case of the spindle sub-cartridge, it is not necessary to separate many hydraulic / pneumatic pipes and wires, but the Z-axis movement amount is longer than the length required to completely remove the spindle sub-cartridge from the spindle head If the length is short, the extraction using the Z-axis feed becomes impossible.

一方、主軸カートリッジの側面に平らな取付け面を設け、主軸頭に対し側面から固定する構造であれば、Z軸移動量と関係なく、主軸カートリッジを主軸頭から分解することができる。しかし、この方法は主軸カートリッジの側面のみで荷重を受けるため、締結剛性が低くなり、剛性面で不適当である。   On the other hand, if a flat mounting surface is provided on the side surface of the spindle cartridge, and the structure is fixed to the spindle head from the side surface, the spindle cartridge can be disassembled from the spindle head regardless of the Z-axis movement amount. However, since this method receives a load only on the side surface of the spindle cartridge, the fastening rigidity is low, and the rigidity surface is inappropriate.

また、上記の特許文献2では、油空圧管や電線を切り離す必要はないが、サブカートリッジとして取り出すことができる部品を除いて一体的に取り出すことができない。そのため、ステータやアンクランプシリンダ等の故障時に有効に機能しないので、分解に係る機能性に乏しい。   In Patent Document 2, it is not necessary to disconnect the hydraulic / pneumatic tube or the electric wire, but it cannot be integrally removed except for parts that can be taken out as a sub-cartridge. Therefore, it does not function effectively at the time of failure of the stator, the unclamping cylinder, etc., so that the functionality related to disassembly is poor.

本発明の主軸装置及び主軸装置を備えた工作機械は、このような事情に鑑みて発明されたものであり、本発明の第1の目的は、メンテナンス時の組込み及び取り外し作業が容易で且つ低コストな主軸装置を提供することにあり、本発明の第2の目的は、高い剛性を有し、かつ良好な減衰特性、スライド性に優れた主軸装置を提供することにあり、本発明の第3の目的は、主軸カートリッジまたは主軸サブカートリッジを短時間で分解・組付可能で、且つ最小限の機械高さに抑え、且つ剛性の高い工作機械を提供することにあり、本発明の第4の目的は、内部のあらゆる構成部品の交換作業を容易にできるようにしてメンテナンス性の向上を図ることができる主軸装置を提供することにある。   The spindle device and the machine tool provided with the spindle device of the present invention have been invented in view of such circumstances, and a first object of the present invention is easy and low in assembly and removal work during maintenance. A second object of the present invention is to provide a spindle device that has high rigidity, good damping characteristics, and excellent slidability. The third object is to provide a machine tool that can disassemble and assemble the main spindle cartridge or the main spindle sub-cartridge in a short time, suppress the minimum machine height, and have high rigidity. It is an object of the present invention to provide a spindle device that can facilitate maintenance of all internal components and improve maintainability.

本発明の対象となる主軸装置は、前述した従来構造と同様に、外筒、回転軸、フロント側軸受、リア側軸受、を備えており、工作機械に組み付けられて回転軸が高速で回転する。   The spindle device that is the subject of the present invention includes an outer cylinder, a rotary shaft, a front side bearing, and a rear side bearing, as in the conventional structure described above, and is assembled to a machine tool so that the rotary shaft rotates at high speed. .

特に、請求の範囲第1項に記載した主軸装置においては、ステータを有する外筒と、ロータを有する回転自在な回転軸と、外輪がフロントハウジングに固定されると共に内輪が前記回転軸の一端に外嵌するフロント側軸受と、前記回転軸の他端側に配設され前記外筒に嵌合して前記回転軸の軸方向に移動可能な軸受スリーブと、内輪が前記回転軸の他端に外嵌すると共に外輪が前記軸受スリーブに固定されて前記フロント側軸受と共働して前記回転軸を回動自在に支持するリア側軸受と、を備えた主軸装置であって、前記外筒の内周径、前記ステータの内径、前記軸受スリーブの外径の順に直径が小さくなり、前記フロントハウジングと、前記回転軸と前記軸受スリーブとからなる半組立体が前記外筒から抜き取り可能であり、且つ前記軸受スリーブから後方の任意の断面における回転体半径が、前記軸受スリーブ後端から前記断面の間における非回転体の最小半径よりも小さくしている。   In particular, in the main shaft device described in claim 1, the outer cylinder having the stator, the rotatable rotating shaft having the rotor, the outer ring is fixed to the front housing, and the inner ring is at one end of the rotating shaft. A front-side bearing that fits outside, a bearing sleeve that is disposed on the other end side of the rotating shaft and that fits into the outer cylinder and is movable in the axial direction of the rotating shaft, and an inner ring at the other end of the rotating shaft And a rear-side bearing that rotatably fits the outer shaft while the outer ring is fixed to the bearing sleeve and cooperates with the front-side bearing. The diameter decreases in the order of the inner peripheral diameter, the inner diameter of the stator, and the outer diameter of the bearing sleeve, and the subassembly including the front housing, the rotating shaft, and the bearing sleeve can be extracted from the outer cylinder, And the bearing Rotating body radius at any cross-section of the rear from the sleeve has to be smaller than the minimum radius of the non-rotating member in between said bearing sleeve rear end of the cross-section.

また、請求の範囲第2項に記載した主軸装置においては、ステータを有する外筒と、ロータを有する回転自在な回転軸と、外輪がフロントハウジングに固定されると共に内輪が前記回転軸の一端に外嵌するフロント側軸受と、前記回転軸の他端側に配設され前記外筒に嵌合して前記回転軸の軸方向に移動可能な軸受スリーブと、内輪が前記回転軸の他端に外嵌すると共に外輪が前記軸受スリーブに固定されて前記フロント側軸受と共働して前記回転軸を回動自在に支持するリア側軸受と、を備えた主軸装置であって、前記フロントハウジングと、前記回転軸と前記軸受スリーブとからなる半組立体が前記外筒から抜き取り可能であり、前記回転軸に工具交換自在な内径部品が組み込まれているとともに、工具交換のためのピストン機構を有している。   Further, in the spindle device described in claim 2, the outer cylinder having the stator, the rotatable rotating shaft having the rotor, the outer ring is fixed to the front housing, and the inner ring is at one end of the rotating shaft. A front-side bearing that fits outside, a bearing sleeve that is disposed on the other end side of the rotating shaft and that fits into the outer cylinder and is movable in the axial direction of the rotating shaft, and an inner ring at the other end of the rotating shaft A main shaft device including a rear side bearing that is externally fitted and an outer ring is fixed to the bearing sleeve and cooperates with the front side bearing to rotatably support the rotary shaft, A semi-assembly comprising the rotating shaft and the bearing sleeve can be removed from the outer cylinder, and an inner diameter part capable of tool change is incorporated in the rotating shaft and has a piston mechanism for tool change. Shi There.

また、請求の範囲第3項に記載した主軸装置においては、前記半組立体の取付け基準面と前記内径部品のピストン押付け面との距離が、基準寸法に対して±0.1mm以内に調整されている。   In the spindle device according to claim 3, the distance between the mounting reference surface of the semi-assembly and the piston pressing surface of the inner diameter part is adjusted within ± 0.1 mm with respect to the reference dimension. ing.

また、請求の範囲第4項に記載した主軸装置においては、前記内径部品が、ばねを圧縮可能に組み込まれているとともに、前記内径部品の後部に調整部品が固定されており、当該調整部品に、前記ピストン機構へのピストン押付け面が形成されている。   Moreover, in the main shaft device described in claim 4, the inner diameter part incorporates a spring so as to be compressible, and an adjustment part is fixed to a rear portion of the inner diameter part. The piston pressing surface to the piston mechanism is formed.

また、請求の範囲第5項に記載した主軸装置においては、前記フロントハウジングが、前記外筒に対して締り嵌めで嵌合されている。   Moreover, in the main shaft device described in claim 5, the front housing is fitted to the outer cylinder by an interference fit.

また、請求の範囲第6項に記載した主軸装置においては、前記軸受スリーブが、スリーブハウジングに内嵌されており、当該軸受スリーブ外径が、当該スリーブハウジング内径に対して隙間嵌めで嵌合されている。   Further, in the spindle apparatus according to claim 6, the bearing sleeve is fitted into the sleeve housing, and the outer diameter of the bearing sleeve is fitted with a clearance fit to the inner diameter of the sleeve housing. ing.

また、請求の範囲第7項に記載した主軸装置においては、前記軸受スリーブ外径と前記スリーブハウジング内径との間に複数対のオーリングが介在されている。   Further, in the spindle device according to claim 7, a plurality of pairs of O-rings are interposed between the outer diameter of the bearing sleeve and the inner diameter of the sleeve housing.

また、請求の範囲第8項に記載した主軸装置においては、前記軸受スリーブと前記スリーブハウジングとの嵌合長さと、当該軸受スリーブの外径と、の比が、嵌合長さ/外径=0.45〜0.8の範囲内に設定されている。   Further, in the spindle apparatus according to claim 8, the ratio of the fitting length between the bearing sleeve and the sleeve housing and the outer diameter of the bearing sleeve is the fitting length / outer diameter = It is set within the range of 0.45 to 0.8.

また、請求の範囲第9項に記載した主軸装置においては、前記軸受スリーブの円周上に複数設けられた潤滑剤排出穴と、当該軸受スリーブ外周の嵌合面に設けられた円周溝と、当該円周溝に連通接続された半径方向の潤滑剤供給経路と、を有する。   Further, in the spindle apparatus according to claim 9, a plurality of lubricant discharge holes provided on the circumference of the bearing sleeve, and a circumferential groove provided on a fitting surface of the outer periphery of the bearing sleeve, And a radial lubricant supply path connected in communication with the circumferential groove.

また、請求の範囲第10項に記載した主軸装置においては、前記リア側軸受が、定位置予圧で且つ背面組み合わせのアンギュラ玉軸受である。   Moreover, in the main shaft device described in claim 10, the rear side bearing is an angular ball bearing of a fixed position preload and a rear combination.

また、請求の範囲第11項に記載した主軸装置においては、グリース潤滑である。   Further, in the spindle device described in claim 11, grease lubrication is performed.

また、請求の範囲第12項に記載した主軸装置においては、グリース補給装置を備えている。   Further, the spindle device described in claim 12 is provided with a grease replenishing device.

また、請求の範囲第13項に記載した主軸装置においては、グリース補給された後に、余分なグリースを排出させる機構を持っている。   Further, the spindle device described in claim 13 has a mechanism for discharging excess grease after replenishing grease.

また、請求の範囲第14項に記載した主軸装置においては、オイルエア、オイルミスト及び直噴潤滑のいずれかの微量潤滑を用いている。   Further, in the main spindle device described in claim 14, a minute amount of any one of oil-air, oil mist and direct injection lubrication is used.

また、請求の範囲第15項に記載した主軸装置においては、回転自在な回転軸と、外輪がフロントハウジングに固定されると共に内輪が前記回転軸の一端に外嵌するフロント側軸受と、前記回転軸の他端側に配設されスリーブハウジングに嵌合して前記回転軸の軸方向に移動可能とされた軸受スリーブと、内輪が前記回転軸の他端に外嵌すると共に外輪が前記軸受スリーブに固定されて前記フロント側軸受と共働して前記回転軸を回動自在に支持するリア側軸受と、を備え、前記回転軸の他端を軸方向に変位可能とした主軸装置であって、前記スリーブハウジングと前記軸受スリーブとの嵌合面に前記スリーブハウジングと前記軸受スリーブとの間をシールする弾性体を備えると共に、前記弾性体に圧力を負荷する流体を供給するようにした。   Further, in the main spindle device according to claim 15, the rotatable rotating shaft, the front side bearing in which the outer ring is fixed to the front housing and the inner ring is fitted on one end of the rotating shaft, and the rotation A bearing sleeve disposed on the other end side of the shaft and fitted in a sleeve housing so as to be movable in the axial direction of the rotating shaft; an inner ring is fitted on the other end of the rotating shaft; and an outer ring is fitted on the bearing sleeve A rear side bearing fixed to the front side bearing and cooperating with the front side bearing to rotatably support the rotary shaft, wherein the other end of the rotary shaft is axially displaceable. The fitting surface between the sleeve housing and the bearing sleeve is provided with an elastic body that seals between the sleeve housing and the bearing sleeve, and a fluid that applies pressure to the elastic body is supplied.

また、請求の範囲第16項に記載した主軸装置においては、前記弾性体はオーリングであり、前記流体は圧縮空気であって、複数本配設された前記オーリングの間に前記圧縮空気を供給して前記オーリングに圧力を負荷するようにした。   Further, in the spindle device according to claim 16, the elastic body is an O-ring, the fluid is compressed air, and the compressed air is provided between the O-rings arranged in plural. A pressure was applied to the O-ring.

また、請求の範囲第17項に記載した主軸装置においては、前記弾性体に圧力を負荷する前記流体の圧力は、可変である。   Further, in the spindle device according to claim 17, the pressure of the fluid that applies pressure to the elastic body is variable.

また、請求の範囲第18項に記載した主軸装置においては、前記オーリングは、ニトリルゴム又はフッ素ゴムから形成され、且つ前記オーリングを前記スリーブハウジングと前記軸受スリーブとの間に装着したときの締め代は、前記オーリングの使用標準値の10%以上で、且つ該使用標準値以下である。   Further, in the main shaft device according to claim 18, the O-ring is formed of nitrile rubber or fluorine rubber, and the O-ring is mounted between the sleeve housing and the bearing sleeve. The tightening allowance is 10% or more of the use standard value of the O-ring and less than the use standard value.

また、請求の範囲第19項に記載した主軸装置においては、前記弾性体は、複数個の弾性体によって1セットとなる弾性体セットが複数セット配置されると共に、両端に配置された前記弾性体セットは、一方の前記弾性体セットが前記軸受スリーブに配設され、他方の前記弾性体セットが前記スリーブハウジングに配設されている。   Moreover, in the main shaft device according to claim 19, the elastic body is provided with a plurality of elastic body sets, each of which is a set of a plurality of elastic bodies, and the elastic bodies disposed at both ends. In the set, one elastic body set is disposed on the bearing sleeve, and the other elastic body set is disposed on the sleeve housing.

また、請求の範囲第20項に記載した工作機械においては、回転自在な回転軸と、内輪に前記回転軸の前端が内嵌されたフロント側軸受と、前記フロント側軸受の外輪が内嵌されたフロントハウジングと、ビルトインモータのロータと、前記ビルトインモータのステータと、内輪に前記回転軸の後端が内嵌されたリア側軸受と、主軸頭に内嵌される外筒と、から構成された主軸カートリッジを備え、前記主軸頭の軸方向に設けられた主軸カートリッジ把持部に前記主軸カートリッジが挿入されているとともに、前記主軸カートリッジが前記主軸頭に挿入されるために必要な長さよりも、前記回転軸の軸方向と平行な送り軸方向への移動量の方が長く設定されていることにより、前記主軸カートリッジが、前記主軸頭に対して一体的に分解可能且つ組付可能である。   In the machine tool set forth in claim 20, a rotatable rotating shaft, a front bearing in which a front end of the rotating shaft is fitted in an inner ring, and an outer ring of the front bearing are fitted in. A front housing, a built-in motor rotor, a stator of the built-in motor, a rear bearing in which a rear end of the rotating shaft is fitted in an inner ring, and an outer cylinder fitted in a spindle head. The spindle cartridge is inserted into a spindle cartridge gripping portion provided in the axial direction of the spindle head, and more than the length necessary for the spindle cartridge to be inserted into the spindle head. Since the moving amount in the feed axis direction parallel to the axial direction of the rotary shaft is set longer, the spindle cartridge can be disassembled integrally with the spindle head One is the assembly possible.

また、請求の範囲第21項に記載した工作機械においては、回転自在な回転軸と、内輪に前記回転軸の前端が内嵌されたフロント側軸受と、前記フロント側軸受の外輪が内嵌されたフロントハウジングと、ビルトインモータのロータと、内輪に前記回転軸の後端が内嵌されたリア側軸受と、前記リア側軸受の外輪が内嵌された軸受スリーブと、から構成された主軸サブカートリッジと、を備え、前記主軸サブカートリッジが前記主軸頭に挿入されるために必要な長さよりも、前記回転軸の軸方向と平行な送り軸方向への移動量の方が長く設定されていることにより、前記主軸サブカートリッジが、主軸頭に対して一体的に分解可能且つ組付可能である。   In the machine tool according to claim 21, a rotatable rotating shaft, a front side bearing in which a front end of the rotating shaft is fitted in an inner ring, and an outer ring of the front side bearing are fitted in. A spindle housing comprising: a front housing; a rotor of a built-in motor; a rear side bearing in which a rear end of the rotary shaft is fitted in an inner ring; and a bearing sleeve in which an outer ring of the rear side bearing is fitted. The amount of movement in the feed axis direction parallel to the axial direction of the rotary shaft is set to be longer than the length necessary for the spindle sub-cartridge to be inserted into the spindle head. As a result, the spindle sub-cartridge can be integrally disassembled and assembled with the spindle head.

また、請求の範囲第22項に記載した工作機械においては、前記主軸頭の前記主軸カートリッジ把持部が、少なくとも半分に分割する位置で分割して分解可能である。   Further, in the machine tool described in claim 22, the spindle cartridge gripping portion of the spindle head can be divided and disassembled at a position where it is divided at least in half.

また、請求の範囲第23項に記載した主軸装置においては、ステータを有する外筒と、前記外筒が内嵌された主軸頭と、前記ステータの内側に配されたロータを有する回転自在な回転軸と、内輪に前記回転軸の一端が内嵌されたフロント側軸受と、内輪に前記回転軸の他端が内嵌されたリア側軸受と、前記フロント側軸受の外輪が内嵌され、前記外筒の一端に装着されたフロントハウジングと、前記リア側軸受の外輪が内嵌され、前記外筒の他端に内嵌された軸受スリーブと、前記外筒の一端に固定されたツールアンクランプシリンダと、を備えた主軸装置であって、前記ロータを有する前記回転軸と、前記フロント側軸受と、前記リア側軸受と、前記フロントハウジングと、前記軸受スリーブと、が一体的に組み付けられて主軸サブカートリッジをなして、当該主軸サブカートリッジと、前記外筒と、前記ツールアンクランプシリンダと、が三分割で構成され、前記主軸サブカートリッジが、前記外筒から抜き取り可能である。   Further, in the spindle device according to claim 23, a rotatable rotation having an outer cylinder having a stator, a spindle head in which the outer cylinder is fitted, and a rotor disposed inside the stator. A shaft, a front-side bearing in which one end of the rotating shaft is fitted in an inner ring, a rear-side bearing in which the other end of the rotating shaft is fitted in an inner ring, and an outer ring of the front-side bearing are fitted in the inner ring, A front housing attached to one end of the outer cylinder, an outer ring of the rear side bearing is fitted inside, a bearing sleeve fitted into the other end of the outer cylinder, and a tool unclamp fixed to one end of the outer cylinder A rotating shaft having the rotor, the front bearing, the rear bearing, the front housing, and the bearing sleeve are integrally assembled. Spindle sub-cart At an Tsu di, and the spindle sub-cartridge, and the outer cylinder, and the tool unclamp cylinder, but is composed of three divided, the spindle sub-cartridge, can be withdrawn from the outer cylinder.

また、請求の範囲第24項に記載した主軸装置においては、前記ツールアンクランプシリンダが、前記外筒から抜き取り可能である。   Moreover, in the main shaft device described in claim 24, the tool unclamping cylinder can be extracted from the outer cylinder.

また、請求の範囲第25項に記載した主軸装置においては、前記主軸サブカートリッジが抜き取られた前記外筒と、前記ツールアンクランプシリンダと、の組体が、前記主軸頭から抜き取り可能である。   Further, in the spindle device described in claim 25, the assembly of the outer cylinder from which the spindle sub-cartridge has been extracted and the tool unclamp cylinder can be extracted from the spindle head.

また、請求の範囲第26項に記載した主軸装置においては、前記主軸サブカートリッジと、前記外筒と、前記ツールアンクランプシリンダと、の組体が、前記主軸頭から抜き取り可能である。   Further, in the spindle device described in claim 26, the assembly of the spindle sub-cartridge, the outer cylinder, and the tool unclamping cylinder can be extracted from the spindle head.

また、請求の範囲第27項に記載した主軸装置においては、前記ツールアンクランプシリンダまたは前記外筒に、各種流体配管、電源カプラを有するカプラが着脱自在に取付けられている。   Further, in the spindle device described in claim 27, a coupler having various fluid pipes and a power coupler is detachably attached to the tool unclamp cylinder or the outer cylinder.

また、請求の範囲第28に記載した主軸装置においては、前記回転軸の回転を検出するセンサを、前記回転軸と、前記外筒と、の間に配している。   In the main spindle device described in claim 28, a sensor for detecting the rotation of the rotary shaft is arranged between the rotary shaft and the outer cylinder.

上記のように構成する本発明の主軸装置によれば、フロントハウジング、回転軸及び軸受スリーブからなる半組立体が外筒から抜き取り可能である。そのため、組込み性が向上するとともに破損時に速やかに交換できる。また、軸受スリーブは、リア側軸受が組立てられた状態であるため、半組立体の抜き差しでグリースの状態は変化しない。   According to the spindle device of the present invention configured as described above, the semi-assembly including the front housing, the rotating shaft, and the bearing sleeve can be extracted from the outer cylinder. As a result, the ease of installation is improved and it can be quickly replaced when damaged. Further, since the bearing sleeve is in a state in which the rear side bearing is assembled, the state of the grease does not change when the subassembly is inserted or removed.

従って、この主軸装置においては、半組立体を別の外筒を用いて予め慣らし運転を行ってから在庫することで、回転軸破損時に半組立体を交換して、即座に通常運転が可能となり、ダウンタイムの大幅な短縮が可能となる。また、主軸装置全体を交換するよりコスト低減でき、在庫コストの低減も可能となる。これにより、従来のような、メンテナンスの手間を減少することができないグリース潤滑となって組込み後に軸受の慣らし運転を必要とするためにダウンタイムが長くなるという問題を解消できることになる。   Therefore, in this main shaft device, the semi-assemblies are preconditioned using a different outer cylinder and then stocked, so that when the rotating shaft breaks, the semi-assemblies can be replaced and immediately normal operation can be performed. The downtime can be greatly reduced. Further, it is possible to reduce the cost compared to exchanging the entire spindle device, and it is possible to reduce the inventory cost. As a result, it becomes possible to eliminate the problem that the downtime becomes long because the grease lubrication which cannot reduce the maintenance work as in the conventional case requires the running-in operation of the bearing after the assembly.

また、外筒の内周径、ステータの内径、軸受スリーブの外径の順に直径が小さくなり、軸受スリーブより後方において、半組立体を抜こうとしたときに非回転体が障害とならないように任意の断面における回転体半径が軸受スリーブ後端から前記断面の間における非回転体の最小半径より小さくして、非回転体が障害とならないようにしている。したがって、半組立体を抜こうとしたとき、工具を保持・開放する非回転体であるピストン機構等が障害になることはない。   Also, the inner diameter of the outer cylinder, the inner diameter of the stator, and the outer diameter of the bearing sleeve become smaller in order, so that the non-rotating body does not become an obstacle when trying to remove the semi-assembly behind the bearing sleeve. The radius of the rotating body in an arbitrary cross section is made smaller than the minimum radius of the non-rotating body between the cross section from the rear end of the bearing sleeve so that the non-rotating body does not become an obstacle. Therefore, when trying to remove the semi-assembly, the piston mechanism, which is a non-rotating body that holds and releases the tool, does not become an obstacle.

ここで、フロント側軸受としては、複列の組み合わせアンギュラ玉軸受を例示できる。また、リア側軸受としては、一対のアンギュラ玉軸受を例示できる。   Here, as a front side bearing, a double row combination angular contact ball bearing can be illustrated. Moreover, as a rear side bearing, a pair of angular ball bearing can be illustrated.

また、フロントハウジング、回転軸及び軸受スリーブからなる半組立体が外筒から抜き取り可能であれば、組込み性が向上するとともに破損時に速やかに交換できる。また、軸受スリーブは、リア側軸受が組立てられた状態であるため、半組立体の抜き差しでグリースの状態は変化しない。   Further, if the subassembly including the front housing, the rotating shaft and the bearing sleeve can be removed from the outer cylinder, the assemblability is improved and the subassembly can be quickly replaced when damaged. Further, since the bearing sleeve is in a state in which the rear side bearing is assembled, the state of the grease does not change when the subassembly is inserted or removed.

従って、この主軸装置においては、半組立体を別の外筒を用いて予め慣らし運転を行ってから在庫することで、主軸装置の損傷時に半組立体を交換して、即座に通常運転が可能となり、ダウンタイムの大幅な短縮が可能となる。また、主軸装置全体を交換するよりコスト低減でき、在庫コストの低減も可能となる。   Therefore, in this spindle device, the semi-assemblies are preconditioned using a different outer cylinder and then stocked, so that when the spindle device is damaged, the semi-assemblies can be replaced and immediately normal operation can be performed. Thus, the downtime can be greatly reduced. Further, it is possible to reduce the cost compared to exchanging the entire spindle device, and it is possible to reduce the inventory cost.

また、ピストン機構を介し、回転軸に組み込まれた内径部品によって工具交換が行われるため、外部に露出したものと比べて、高い潤滑性能を有して工具交換を行うことができる。   Further, since the tool is exchanged by the inner diameter part incorporated in the rotating shaft via the piston mechanism, the tool can be exchanged with higher lubrication performance than that exposed to the outside.

また、半組立体の取付け基準面と前記内径部品のピストン押付け面との距離が、基準寸法に対して±0.1mm以内に調整されれば、適切にアンクランプを行えるため、半組立体の交換を行う際にピストン調整を不要としてメンテナンス性を向上させることができる。   In addition, if the distance between the reference mounting surface of the subassembly and the piston pressing surface of the inner diameter part is adjusted to within ± 0.1 mm with respect to the reference dimension, unclamping can be performed appropriately. Maintenance can be improved by eliminating the need for piston adjustment during replacement.

また、内径部品が、ばねを圧縮可能に組み込まれているとともに、内径部品の後部に調整部品が固定され、調整部品に、ピストン機構へのピストン押付け面が形成されれば、調整部品によって、工具ホルダ押し量を予め定められた値に設定することができるので、その許容差を調整することによって、適切にアンクランプを行えるようにし、その結果、内径部品の交換を行う際にピストン調整を不要としてメンテナンス性を向上させることができる。   In addition, if the inner diameter part is incorporated so that the spring can be compressed and the adjustment part is fixed to the rear part of the inner diameter part, and the piston pressing surface to the piston mechanism is formed on the adjustment part, the adjustment part can The holder pressing amount can be set to a predetermined value, so that the unclamping can be performed properly by adjusting the tolerance, and as a result, piston adjustment is not required when replacing inner diameter parts. As a result, maintainability can be improved.

また、フロントハウジングが、外筒に対して締り嵌めで嵌合されれば、半組立体の分解、組付け、または交換した場合等、フロントハウジングと外筒の軸心にずれが生じることがなくなり、高い精度を維持できる。   In addition, if the front housing is fitted to the outer cylinder with an interference fit, the front housing and the outer cylinder will not be misaligned when the subassembly is disassembled, assembled, or replaced. High accuracy can be maintained.

また、軸受スリーブが、スリーブハウジングに内嵌され、軸受スリーブ外径が、スリーブハウジング内径に対して隙間嵌めで嵌合されれば、リア側軸受及び軸受スリーブは、主に回転軸をサポートするのが役割であるが、ロータ発熱による熱膨張など軸方向変位をシンプルな構造で吸収することができる。   Further, if the bearing sleeve is fitted in the sleeve housing and the outer diameter of the bearing sleeve is fitted with a clearance fit to the inner diameter of the sleeve housing, the rear side bearing and the bearing sleeve mainly support the rotating shaft. However, it is possible to absorb axial displacement such as thermal expansion caused by rotor heat generation with a simple structure.

また、軸受スリーブ外径と前記スリーブハウジング内径との間に複数対のオーリングが介在されれば、軸受スリーブ外径とスリーブハウジング内径との間の複数対のオーリングによって潤滑剤の漏れを防ぎ、オーリングの締め代による減衰効果によって、軸受スリーブの振動を減衰させることができる。   In addition, if a plurality of pairs of O-rings are interposed between the outer diameter of the bearing sleeve and the inner diameter of the sleeve housing, the plurality of pairs of O-rings between the outer diameter of the bearing sleeve and the inner diameter of the sleeve housing prevent lubricant leakage. The vibration of the bearing sleeve can be damped by the damping effect by the tightening margin of the O-ring.

また、軸受スリーブとスリーブハウジングとの嵌合長さと、軸受スリーブの外径と、の比が、嵌合長さ/外径=0.45〜0.8の範囲内に設定されれば、軸受スリーブの外径と、スリーブハウジングとの嵌合部の長さと、が適切な関係に設定されるため、メンテナンス性および工作機械としての性能に優れた半組立体の構造を得ることができる。   If the ratio between the fitting length of the bearing sleeve and the sleeve housing and the outer diameter of the bearing sleeve is set within the range of fitting length / outer diameter = 0.45 to 0.8, the bearing Since the outer diameter of the sleeve and the length of the fitting portion with the sleeve housing are set in an appropriate relationship, it is possible to obtain a semi-assembled structure excellent in maintainability and performance as a machine tool.

また、軸受スリーブの円周上に複数設けられた潤滑剤排出穴と、軸受スリーブ外周の嵌合面に設けられた円周溝と、円周溝に連通接続された半径方向の潤滑剤供給経路と、を有すれば、軸受スリーブがどんな位相でも問題なく潤滑剤を排出することが可能となる。例えば、水平取付けのスピンドルは下側に排出穴が必要になるが、いずれかの穴が下側に向くので排出を行うことができる。さらに、潤滑剤を軸受スリーブがどんな位置でも供給できる。したがって、軸受スリーブの位相を合わせる必要がなくなり、メンテナンスの作業性が良い。   Also, a plurality of lubricant discharge holes provided on the circumference of the bearing sleeve, a circumferential groove provided on the fitting surface of the outer periphery of the bearing sleeve, and a radial lubricant supply path connected in communication with the circumferential groove In this case, the lubricant can be discharged without any problem even if the bearing sleeve has any phase. For example, a horizontally mounted spindle requires a discharge hole on the lower side, but discharge can be performed because one of the holes faces the lower side. Furthermore, the lubricant can be supplied at any position of the bearing sleeve. Therefore, it is not necessary to match the phase of the bearing sleeve, and the maintenance workability is good.

また、リア側軸受が、定位置予圧で且つ背面組み合わせのアンギュラ玉軸受であれば、ロータ発熱による熱膨張など軸方向変位をシンプルな構造で吸収することができる。   In addition, if the rear side bearing is a fixed position preload and a back combination angular contact ball bearing, axial displacement such as thermal expansion due to heat generated by the rotor can be absorbed with a simple structure.

また、グリース潤滑であれば、取り扱いが容易であって、比較的安価なグリース潤滑により、メンテナンスを少ない費用で行うことができる。   In addition, grease lubrication is easy to handle, and maintenance can be performed at low cost by relatively inexpensive grease lubrication.

また、グリース補給装置を備えていれば、グリース補給装置によって、グリースの不足を補うことができるので、焼付き等を回避することができる。   Further, if a grease replenishing device is provided, the grease replenishing device can compensate for the shortage of grease, so that seizure or the like can be avoided.

また、グリース補給された後に、余分なグリースを排出させる機構を持っていれば、軸受内部へ供給され、不要となった潤滑剤は、軸受近傍に配された外輪間座等の回転部材に付着され、回転部材に付着した潤滑剤は、回転力により軸受の外側に弾き飛ばされる。それにより、不要になった潤滑剤を強制的に軸受外部へ排出することができる。   Also, if you have a mechanism that drains excess grease after replenishing grease, the lubricant that is supplied to the inside of the bearing and is no longer needed adheres to rotating members such as outer ring spacers that are placed near the bearing. Then, the lubricant adhering to the rotating member is blown off to the outside of the bearing by the rotational force. Thereby, the lubricant that is no longer needed can be forcibly discharged to the outside of the bearing.

また、オイルエア、オイルミスト及び直噴潤滑のいずれかの微量潤滑を用いれば、オイルエア、オイルミスト及び直噴潤滑のいずれかの微量潤滑によって、効率の良い潤滑を行うことができるので、耐焼付き性を更に向上させることができる。   In addition, if a minute amount of any one of oil air, oil mist, and direct injection lubrication is used, efficient lubrication can be performed by the minute amount of any one of oil air, oil mist, and direct injection lubrication, and seizure resistance Can be further improved.

また、スリーブハウジングと、スリーブハウジングに嵌合して回転軸の軸方向に移動可能とされた軸受スリーブとの嵌合面に弾性体を配置すれば、弾性体によってラジアル剛性を高めると共に、アキシアル方向の減衰率を向上させて回転軸の自励振動を防止することができる。また、弾性体に圧力を負荷する流体を供給するようにしたので、弾性体を変形させて、更にラジアル剛性を高めると共に、アキシアル方向の減衰率を向上させて回転軸の自励振動抑制効果を高めることができる。   In addition, if an elastic body is arranged on the mating surface between the sleeve housing and the bearing sleeve that is fitted to the sleeve housing and is movable in the axial direction of the rotary shaft, the elastic body increases the radial rigidity and the axial direction. It is possible to prevent the self-excited vibration of the rotating shaft by improving the damping rate. In addition, since a fluid that applies pressure to the elastic body is supplied, the elastic body is deformed to further increase the radial rigidity and to improve the axial damping rate, thereby suppressing the self-excited vibration of the rotating shaft. Can be increased.

また、弾性体はオーリングとし、また流体は圧縮空気として複数本配設されたオーリングの間に圧縮空気を供給してオーリングに圧力を負荷するようにしたので、高いスライド性を維持したままラジアル剛性を高めて効果的に回転軸の自励振動を防止することができる。また、オーリングは、加工性や汎用性に富むため、複雑な製造工程を必要とせず高性能の主軸装置を製作することができる。   The elastic body is O-ring, and the fluid is compressed air and compressed air is supplied between the O-rings so that pressure is applied to the O-ring. The radial rigidity can be increased and the self-excited vibration of the rotating shaft can be effectively prevented. Moreover, since O-ring is rich in workability and versatility, it is possible to manufacture a high-performance spindle device without requiring a complicated manufacturing process.

また、弾性体に圧力を負荷する流体の圧力を可変とすれば、主軸装置の使用条件に応じて圧力を変えて、流体の圧力による弾性体の変形量を変えることができる。また、弾性体のラジアル剛性や減衰率を使用条件に最適な値に設定して効果的に回転軸の自励振動を防止することができる。また、弾性体のラジアル剛性や減衰率の変更は、供給する流体の圧力を変えるだけで可能であり、極めて容易に変更することができる。   If the pressure of the fluid that applies pressure to the elastic body is variable, the amount of deformation of the elastic body due to the pressure of the fluid can be changed by changing the pressure according to the use conditions of the spindle device. In addition, the radial rigidity and damping factor of the elastic body can be set to optimum values for the use conditions, and the self-excited vibration of the rotating shaft can be effectively prevented. Further, the radial rigidity and damping rate of the elastic body can be changed only by changing the pressure of the fluid to be supplied, and can be changed very easily.

また、オーリングは、ニトリルゴム又はフッ素ゴムから形成すると共に、オーリングの締め代をオーリングの使用標準値の10%以上で且つ該使用標準値以下としたので、オーリングはシール効果及び弾性支持効果を有するとともに、軸方向移動に対する耐摩耗性や、発熱に対する耐熱性を有して長寿命とすることができる。また、オーリングの剛性を適度に高めてスライド性を維持したまま、ラジアル剛性及びアキシアル減衰性を向上させることができる。   In addition, the O-ring is made of nitrile rubber or fluoro rubber, and the O-ring tightening margin is 10% or more of the O-ring use standard value and less than the use standard value. In addition to having a supporting effect, it has a long life with wear resistance against axial movement and heat resistance against heat generation. Further, the radial rigidity and the axial damping can be improved while maintaining the slidability by appropriately increasing the rigidity of the O-ring.

また、複数個の弾性体によって構成した弾性体セットを、複数セット配置し、両端に配置された弾性体セットは、一方の弾性体セットを軸受スリーブに、また他方の弾性体セットをスリーブハウジングに配設すれば、組み立てが容易で、オーリングの損傷の心配が少ない。なお、主軸装置に種々の負荷が作用した場合の軸受スリーブの移動を均一且つ安定して行わせる効果は、弾性体を軸受スリーブにのみ配設した場合及びスリーブハウジングにのみ配設した場合と同等である。さらに、主軸装置に2個の弾性体を、一方は軸受スリーブに、他方はスリーブハウジングに配設し、その弾性体の間に流体を供給する構成としても良い。   In addition, a plurality of elastic body sets composed of a plurality of elastic bodies are arranged, and the elastic body sets arranged at both ends are configured such that one elastic body set is a bearing sleeve and the other elastic body set is a sleeve housing. If it is arranged, it is easy to assemble and there is little worry about damage to the O-ring. The effect of uniformly and stably moving the bearing sleeve when various loads are applied to the spindle device is equivalent to the case where the elastic body is provided only on the bearing sleeve and the case where only the sleeve housing is provided. It is. Furthermore, it is good also as a structure which arrange | positions two elastic bodies to a main shaft apparatus, one is arrange | positioned to a bearing sleeve, and the other is a sleeve housing, and supplies a fluid between the elastic bodies.

また、主軸頭の軸方向に設けられた主軸カートリッジ把持部に主軸カートリッジが挿入されているとともに、主軸カートリッジが主軸頭に挿入されるために必要な長さよりも、回転軸の軸方向と平行な送り軸方向への移動量の方が長く設定されていることにより、主軸カートリッジが、主軸頭に対して一体的に分解可能且つ組付可能であれば、回転軸の軸方向と平行な送り軸方向であるZ軸移動量の方が、主軸カートリッジが主軸頭に挿入されるために必要な長さよりも長いために、Z軸送りを利用した抜き取りを容易に行うことができる。   In addition, the spindle cartridge is inserted into the spindle cartridge gripping portion provided in the axial direction of the spindle head, and is parallel to the axial direction of the rotary shaft rather than the length necessary for the spindle cartridge to be inserted into the spindle head. If the amount of movement in the feed axis direction is set longer, the feed axis parallel to the axis direction of the rotary shaft can be used if the spindle cartridge can be integrally disassembled and assembled with the spindle head. Since the Z-axis movement amount, which is the direction, is longer than the length necessary for the spindle cartridge to be inserted into the spindle head, extraction using the Z-axis feed can be easily performed.

また、主軸サブカートリッジが主軸頭に挿入されるために必要な長さよりも、回転軸の軸方向と平行な送り軸方向への移動量の方が長く設定されていることにより、主軸サブカートリッジが、主軸頭に対して一体的に分解可能且つ組付可能であれば、回転軸の軸方向と平行な送り軸方向であるZ軸移動量の方が、主軸サブカートリッジが主軸頭に挿入されるために必要な長さよりも長いために、Z軸送りを利用した抜き取りを容易に行うことができる。   Further, since the movement amount in the feed axis direction parallel to the axial direction of the rotary shaft is set longer than the length necessary for the spindle sub cartridge to be inserted into the spindle head, the spindle sub cartridge is If the spindle head can be disassembled and assembled as a whole, the Z-axis movement amount, which is the feed axis direction parallel to the axial direction of the rotary shaft, is inserted into the spindle head. For this reason, since the length is longer than necessary, extraction using Z-axis feed can be easily performed.

また、主軸頭の主軸カートリッジ把持部が、少なくとも半分に分割する位置で分割して分解可能であれば、例えば、Z軸移動量が短く設定されていても、主軸頭の主軸カートリッジ把持部を分割・展開することにより取り外し・組み付けを行うことができ、更に、主軸カートリッジと主軸頭との締結剛性を高めて工作機械全体の剛性を高めることができる。   In addition, if the spindle cartridge gripping part of the spindle head can be divided and disassembled at least at a half-divided position, for example, the spindle cartridge gripping part of the spindle head is divided even if the Z-axis movement amount is set short. -It can be removed and assembled by unfolding, and the rigidity of the entire machine tool can be increased by increasing the fastening rigidity between the spindle cartridge and the spindle head.

また、ロータを有する回転軸と、フロント側軸受と、リア側軸受と、フロントハウジングと、スリーブハウジングと、が一体的に組み付けられて主軸サブカートリッジをなし、主軸サブカートリッジと、外筒と、ツールアンクランプシリンダと、が三分割で構成され、主軸サブカートリッジを、外筒から抜き取ることができる。   Further, a rotary shaft having a rotor, a front side bearing, a rear side bearing, a front housing, and a sleeve housing are integrally assembled to form a main shaft sub-cartridge, a main shaft sub-cartridge, an outer cylinder, and a tool The unclamp cylinder is divided into three parts, and the spindle sub-cartridge can be extracted from the outer cylinder.

従って、主軸サブカートリッジを構成する、ロータを有する回転軸、フロント側軸受、リア側軸受、フロントハウジング、スリーブハウジングを外筒から一体的に抜き取れるために、主軸装置全体を分解することなく、点検・修理・交換が必要な、回転軸、フロント側軸受、リア側軸受のみを簡単に取り外すことができる。これにより、配線や配管を取り外すことなく、主軸カートリッジを構成するいずれかの部品の管理が可能となる。   Therefore, in order to remove the rotary shaft, front side bearing, rear side bearing, front housing, and sleeve housing that constitute the main shaft sub-cartridge from the outer cylinder, it is possible to inspect without disassembling the entire main shaft device. -Only the rotating shaft, front side bearing, and rear side bearing that require repair or replacement can be easily removed. As a result, it is possible to manage any of the components constituting the spindle cartridge without removing wiring or piping.

ここで、主軸装置としては、多種類の工具を交換可能に把持して高速で回転する装置を例示できる。このような主軸装置では、ワークの加工中に大きな切削抵抗を受け、主軸の工具装着孔が摩耗したり、工具をクランプするコレットや皿ばねが破損したり、軸受が摩耗・損傷したりする。そのため、使用現場でこのような故障や障害の修理を行う場合、潤滑、冷却、清掃のための油空圧の配管、ビルトインモータやリミットスイッチへの電気配線を取外し、主軸装置全体を分解し、主軸、主軸内の部品、或いは軸受を交換してから、再組立を行うのが一般的である。この修理作業は大掛かりとなり、高度な専門技術と技能を要求され、また多大な時間を要する。   Here, examples of the spindle device include a device that grips various types of tools interchangeably and rotates at high speed. In such a spindle device, a large cutting force is received during machining of the workpiece, the tool mounting hole of the spindle is worn, the collet and disc spring for clamping the tool are broken, and the bearing is worn and damaged. Therefore, when repairing such a failure or trouble at the site of use, remove the hydraulic / pneumatic piping for lubrication, cooling and cleaning, remove the electrical wiring to the built-in motor and limit switch, disassemble the entire spindle unit, In general, the main shaft, the components in the main shaft, or the bearings are replaced and then reassembled. This repair work is large-scale, requires advanced technical skills and skills, and requires a lot of time.

また、ツールアンクランプシリンダが、外筒から抜き取り可能であれば、主軸装置全体を分解することなく、ツールアンクランプシリンダのみを簡単に取り外すことができるので、ツールアンクランプシリンダを構成するいずれの部品も点検・修理・交換が簡単にできる。   If the tool unclamp cylinder can be removed from the outer cylinder, only the tool unclamp cylinder can be easily removed without disassembling the entire spindle unit. Can be easily inspected, repaired and replaced.

また、主軸サブカートリッジが抜き取られた外筒と、ツールアンクランプシリンダと、の組体が、主軸頭から抜き取り可能であれば、主軸装置全体を分解することなく、主軸サブカートリッジに加えて、外筒と、ツールアンクランプシリンダと、の組体を主軸頭から簡単に取り外すことができるので、外筒またはツールアンクランプシリンダを構成するいずれの部品も点検・修理・交換が簡単にできる。   If the assembly of the outer cylinder from which the spindle sub-cartridge has been extracted and the tool unclamp cylinder can be extracted from the spindle head, the outer spindle can be removed from the spindle sub-cartridge without disassembling the entire spindle device. Since the assembly of the cylinder and the tool unclamp cylinder can be easily removed from the spindle head, any part constituting the outer cylinder or the tool unclamp cylinder can be easily inspected, repaired and replaced.

また、主軸サブカートリッジと、外筒と、ツールアンクランプシリンダと、の組体が、主軸頭から抜き取り可能であれば、主軸装置全体を分解することなく、主軸サブカートリッジと、外筒と、ツールアンクランプシリンダと、の組体を主軸頭から簡単に取り外すことができるので、主軸装置全体を構成するいずれの部品も点検・修理・交換が簡単にできる。   If the assembly of the spindle sub-cartridge, outer cylinder, and tool unclamp cylinder can be removed from the spindle head, the spindle sub-cartridge, outer cylinder, and tool can be removed without disassembling the entire spindle device. Since the assembly with the unclamp cylinder can be easily removed from the spindle head, any part constituting the entire spindle device can be easily inspected, repaired and replaced.

また、ツールアンクランプシリンダまたは外筒に、各種流体配管、電源カプラを有するカプラが着脱自在に取付けられれば、カプラに各種流体配管の開閉弁や電源カプラを配することにより、点検・修理・交換時に、各種流体配管を閉塞し、電源カプラを取り外してから作業を行えば、流体の漏洩や電源配線の絡まり、等を防止して作業を行うことができる。   Also, if a coupler with various fluid piping and power coupler can be detachably attached to the tool unclamp cylinder or outer cylinder, inspection / repair / replacement can be performed by arranging an on-off valve or power coupler for each fluid piping on the coupler. Occasionally, if the operation is performed after the various fluid pipes are closed and the power supply coupler is removed, the operation can be performed while preventing fluid leakage or entanglement of the power supply wiring.

また、回転軸の回転を検出するセンサを、回転軸と、外筒と、の間に配していれば、ツールアンクランプシリンダを取り外すだけで、センサの点検・修理・交換が可能となる。   If a sensor for detecting the rotation of the rotating shaft is arranged between the rotating shaft and the outer cylinder, the sensor can be inspected, repaired, and replaced by simply removing the tool unclamping cylinder.

以上のように、本発明の主軸装置及び主軸装置を備えた工作機械は、メンテナンス時の組込み及び取り外し作業が容易で且つ低コストな主軸装置を提供することができ、高い剛性を有し、かつ良好な減衰特性、スライド性に優れた主軸装置を提供することができ、主軸カートリッジまたは主軸サブカートリッジを短時間で分解・組付可能で、且つ最小限の機械高さに抑え、且つ剛性の高い工作機械を提供することができ、内部のあらゆる構成部品の交換作業を容易にできるようにしてメンテナンス性の向上を図ることができる。   As described above, the spindle device and the machine tool including the spindle device of the present invention can provide a spindle device that is easy to incorporate and remove during maintenance and is low in cost, has high rigidity, and It is possible to provide a spindle device with good damping characteristics and excellent slideability. The spindle cartridge or spindle sub-cartridge can be disassembled and assembled in a short period of time, and the minimum machine height is minimized and the rigidity is high. A machine tool can be provided, and maintenance work can be improved by facilitating replacement of all internal components.

更に、本発明の請求の範囲第1項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、フロントハウジング、回転軸及び軸受スリーブからなる半組立体が外筒から抜き取り可能であり、それにより、組込み性が向上するとともに破損時に速やかに交換できる。また、軸受スリーブは、リア側軸受が組立てられた状態であるため、半組立体の抜き差しでグリースの状態は変化しない。   Further, since the main shaft apparatus described in claim 1 of the present invention is configured and operates as described above, the subassembly including the front housing, the rotating shaft and the bearing sleeve can be extracted from the outer cylinder. Yes, as a result, the ease of installation is improved, and it can be replaced quickly when damaged. Further, since the bearing sleeve is in a state in which the rear side bearing is assembled, the state of the grease does not change when the subassembly is inserted or removed.

従って、この主軸装置においては、半組立体を別の外筒を用いて予め慣らし運転を行ってから在庫することで、主軸装置損傷時に半組立体を交換して、即座に通常運転が可能となり、ダウンタイムの大幅な短縮が可能となる。また、主軸装置全体を交換するよりコスト低減でき、在庫コストの低減も可能となる。これにより、従来のような、メンテナンスの手間を減少することができないグリース潤滑の場合に組込み後に軸受の慣らし運転を必要とするためにダウンタイムが長くなるという問題を解消できることになる。   Therefore, in this spindle device, the semi-assemblies are preconditioned using a different outer cylinder and then stocked, so that when the spindle device is damaged, the semi-assemblies can be replaced and immediately normal operation can be performed. The downtime can be greatly reduced. Further, it is possible to reduce the cost compared to exchanging the entire spindle device, and it is possible to reduce the inventory cost. As a result, in the case of grease lubrication that cannot reduce maintenance work as in the prior art, it is possible to eliminate the problem that the downtime is prolonged because the bearing running-in operation is required after installation.

また、外筒の内周径、ステータの内径、軸受スリーブの外径の順に直径が小さくなり、軸受スリーブより後方において、半組立体を抜こうとしたときに非回転体が障害とならないように任意の断面における回転体半径が軸受スリーブ後端から前記断面の間における非回転体の最小半径より小さくして、非回転体が障害とならないようにしている。したがって、半組立体を抜こうとしたとき、工具を保持・開放する非回転体であるピストン機構等が障害になることはない。   Also, the inner diameter of the outer cylinder, the inner diameter of the stator, and the outer diameter of the bearing sleeve become smaller in order, so that the non-rotating body does not become an obstacle when trying to remove the semi-assembly behind the bearing sleeve. The radius of the rotating body in an arbitrary cross section is made smaller than the minimum radius of the non-rotating body between the cross section from the rear end of the bearing sleeve so that the non-rotating body does not become an obstacle. Therefore, when trying to remove the semi-assembly, the piston mechanism, which is a non-rotating body that holds and releases the tool, does not become an obstacle.

更に、本発明の請求の範囲第2項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、フロントハウジング、回転軸及び軸受スリーブからなる半組立体が外筒から抜き取り可能であることにより、組込み性が向上するとともに破損時に速やかに交換できる。また、軸受スリーブは、リア側軸受が組立てられた状態であるため、半組立体の抜き差しでグリースの状態は変化しない。   Further, since the main shaft device described in claim 2 of the present invention is configured and operates as described above, the subassembly including the front housing, the rotating shaft and the bearing sleeve can be extracted from the outer cylinder. As a result, assemblability is improved and it can be quickly replaced when damaged. Further, since the bearing sleeve is in a state in which the rear side bearing is assembled, the state of the grease does not change when the subassembly is inserted or removed.

従って、この主軸装置においては、半組立体を別の外筒を用いて予め慣らし運転を行ってから在庫することで、主軸装置損傷時に半組立体を交換して、即座に通常運転が可能となり、ダウンタイムの大幅な短縮が可能となる。また、主軸装置全体を交換するよりコスト低減でき、在庫コストの低減も可能となる。   Therefore, in this spindle device, the semi-assemblies are preconditioned using a different outer cylinder and then stocked, so that when the spindle device is damaged, the semi-assemblies can be replaced and immediately normal operation can be performed. The downtime can be greatly reduced. Further, it is possible to reduce the cost compared to exchanging the entire spindle device, and it is possible to reduce the inventory cost.

また、ピストン機構を介し、回転軸に組み込まれた内径部品によって工具交換が行われるため、外部に露出したものと比べて、高い潤滑性能を有して工具交換を行うことができる。   Further, since the tool is exchanged by the inner diameter part incorporated in the rotating shaft via the piston mechanism, the tool can be exchanged with higher lubrication performance than that exposed to the outside.

更に、本発明の請求の範囲第3項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、半組立体の取付け基準面と前記内径部品のピストン押付け面との距離が、基準寸法に対して±0.1mm以内に調整されることにより、適切にアンクランプを行えるため、半組立体の交換を行う際にピストン調整を不要としてメンテナンス性を向上させることができる。   Further, since the spindle device described in claim 3 of the present invention is configured and operates as described above, the distance between the reference mounting surface of the subassembly and the piston pressing surface of the inner diameter part is as follows. By adjusting within ± 0.1 mm with respect to the reference dimension, unclamping can be performed appropriately, so that piston adjustment is not required when replacing the subassembly, and maintainability can be improved.

更に、本発明の請求の範囲第4項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、内径部品が、ばねを圧縮可能に組み込まれているとともに、内径部品の後部に調整部品が固定され、調整部品に、ピストン機構へのピストン押付け面が形成されているために、調整部品によって、工具ホルダ押し量を予め定められた値に設定することができるので、その許容差を調整することによって、適切にアンクランプを行えるようにし、その結果、内径部品の交換を行う際にピストン調整を不要としてメンテナンス性を向上させることができる。   Further, in the main spindle device described in claim 4 of the present invention, the inner diameter part is incorporated in the rear part of the inner diameter part in such a manner that the spring is compressible in order to constitute and operate as described above. Since the adjustment part is fixed and the piston pressing surface to the piston mechanism is formed on the adjustment part, the tool holder pressing amount can be set to a predetermined value by the adjustment part. As a result, it is possible to perform unclamping appropriately, and as a result, it is possible to improve the maintainability by eliminating the need for piston adjustment when exchanging the inner diameter parts.

更に、本発明の請求の範囲第5項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、フロントハウジングが、外筒に対して締り嵌めで嵌合されていることにより、半組立体の分解、組付け、または交換した場合等、フロントハウジングと外筒の軸心にずれが生じることがなくなり、高い精度を維持できる。   Further, the spindle device described in claim 5 of the present invention is configured and operated as described above, so that the front housing is fitted to the outer cylinder by an interference fit, When the subassembly is disassembled, assembled, or exchanged, no deviation occurs between the axis of the front housing and the outer cylinder, and high accuracy can be maintained.

更に、本発明の請求の範囲第6項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、軸受スリーブが、スリーブハウジングに内嵌され、軸受スリーブ外径が、スリーブハウジング内径に対して隙間嵌めで嵌合されていることにより、リア側軸受及び軸受スリーブは、主に回転軸をサポートするのが役割であるが、ロータ発熱による熱膨張など軸方向変位をシンプルな構造で吸収することができる。   Further, in the main shaft device according to claim 6 of the present invention, the bearing sleeve is fitted in the sleeve housing and the outer diameter of the bearing sleeve is set to the inner diameter of the sleeve housing in order to constitute and operate as described above. The rear side bearing and the bearing sleeve are mainly responsible for supporting the rotating shaft by being fitted with a clearance fit to the shaft, but the axial displacement such as thermal expansion due to the heat generated by the rotor has a simple structure. Can be absorbed.

更に、本発明の請求の範囲第7項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、軸受スリーブ外径と前記スリーブハウジング内径との間に複数対のオーリングが介在されているために、軸受スリーブ外径とスリーブハウジング内径との間の複数対のオーリングによって潤滑剤の漏れを防ぎ、オーリングの締め代による減衰効果によって、軸受スリーブの振動を減衰させることができる。   Further, since the spindle device described in claim 7 of the present invention is configured and operates as described above, a plurality of pairs of O-rings are interposed between the outer diameter of the bearing sleeve and the inner diameter of the sleeve housing. Therefore, multiple pairs of O-rings between the outer diameter of the bearing sleeve and the inner diameter of the sleeve housing prevent leakage of the lubricant, and the vibration of the bearing sleeve can be damped by the damping effect of the tightening margin of the O-ring. it can.

更に、本発明の請求の範囲第8項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、軸受スリーブとスリーブハウジングとの嵌合長さと、軸受スリーブの外径と、の比が、嵌合長さ/外径=0.45〜0.8の範囲内に設定されているために、軸受スリーブの外径と、スリーブハウジングとの嵌合部の長さと、が適切な関係に設定されるため、メンテナンス性および工作機械としての性能に優れた半組立体の構造を得ることができる。   Further, the spindle device described in claim 8 of the present invention is constituted and operated as described above, and therefore includes a fitting length between the bearing sleeve and the sleeve housing and an outer diameter of the bearing sleeve. Since the ratio is set in the range of fitting length / outer diameter = 0.45 to 0.8, the outer diameter of the bearing sleeve and the length of the fitting portion with the sleeve housing are appropriate. Since the relationship is set, it is possible to obtain a semi-assembly structure excellent in maintainability and performance as a machine tool.

更に、本発明の請求の範囲第9項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、軸受スリーブの円周上に複数設けられた潤滑剤排出穴と、軸受スリーブ外周の嵌合面に設けられた円周溝と、円周溝に連通接続された半径方向の潤滑剤供給経路と、を有することにより、軸受スリーブがどんな位相でも問題なく潤滑剤を排出することが可能となる。例えば、水平取付けのスピンドルは下側に排出穴が必要になるが、いずれかの穴が下側に向くので排出を行うことができる。さらに、潤滑剤を軸受スリーブがどんな位置でも供給できる。したがって、軸受スリーブの位相を合わせる必要がなくなり、メンテナンスの作業性が良い。   Further, the spindle device described in claim 9 of the present invention has a plurality of lubricant discharge holes provided on the circumference of the bearing sleeve, and the outer circumference of the bearing sleeve in order to constitute and operate as described above. By having a circumferential groove provided on the mating surface of the bearing and a radial lubricant supply path connected to the circumferential groove, the bearing sleeve can discharge the lubricant without any problem in any phase. It becomes possible. For example, a horizontally mounted spindle requires a discharge hole on the lower side, but discharge can be performed because one of the holes faces the lower side. Furthermore, the lubricant can be supplied at any position of the bearing sleeve. Therefore, it is not necessary to match the phase of the bearing sleeve, and the maintenance workability is good.

更に、本発明の請求の範囲第10項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、リア側軸受が、定位置予圧で且つ背面組み合わせのアンギュラ玉軸受であることにより、ロータ発熱による熱膨張など軸方向変位をシンプルな構造で吸収することができる。   Further, since the main shaft device described in claim 10 of the present invention is configured and operated as described above, the rear side bearing is an angular ball bearing with a fixed position preload and a rear surface combination. In addition, axial displacement such as thermal expansion due to heat generated by the rotor can be absorbed with a simple structure.

更に、本発明の請求の範囲第11項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、グリース潤滑であることにより、取り扱いが容易であって、比較的安価なグリース潤滑により、メンテナンスを少ない費用で行うことができる。   Further, since the spindle device described in claim 11 of the present invention is configured and operated as described above, it is easy to handle and relatively inexpensive grease lubrication because it is grease lubricated. Therefore, maintenance can be performed at a low cost.

更に、本発明の請求の範囲第12項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、グリース補給装置を備えていることにより、グリース補給装置によって、グリースの不足を補うことができるので、焼付き等を回避することができる。   Furthermore, the spindle device described in claim 12 of the present invention is provided with a grease replenishing device in order to constitute and operate as described above, so that the shortage of grease is compensated by the grease replenishing device. Therefore, seizure or the like can be avoided.

更に、本発明の請求の範囲第13項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、グリース補給された後に、余分なグリースを排出させる機構を持っていることにより、軸受内部へ供給され、不要となった潤滑剤は、軸受近傍に配された外輪間座等の回転部材に付着され、回転部材に付着した潤滑剤は、回転力により軸受の外側に弾き飛ばされる。それにより、不要になった潤滑剤を強制的に軸受外部へ排出することができる。   Further, the spindle device described in claim 13 of the present invention has a mechanism for discharging excess grease after replenishing grease in order to constitute and operate as described above. Lubricant that has been supplied to the inside of the bearing and is no longer needed is attached to a rotating member such as an outer ring spacer disposed in the vicinity of the bearing, and the lubricant attached to the rotating member is blown off to the outside of the bearing by rotational force. . Thereby, the lubricant that is no longer needed can be forcibly discharged to the outside of the bearing.

更に、本発明の請求の範囲第14項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、オイルエア、オイルミスト及び直噴潤滑のいずれかの微量潤滑を用いていることにより、オイルエア、オイルミスト及び直噴潤滑のいずれかの微量潤滑によって、効率の良い潤滑を行うことができるので、耐焼付き性を更に向上させることができる。   Further, the spindle device described in claim 14 of the present invention uses a minute amount of lubrication of any one of oil-air, oil mist and direct injection lubrication in order to constitute and operate as described above. In addition, efficient lubrication can be performed by any minute lubrication of oil-air, oil mist, and direct injection lubrication, so that seizure resistance can be further improved.

更に、本発明の請求の範囲第15項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、スリーブハウジングと、スリーブハウジングに嵌合して回転軸の軸方向に移動可能とされた軸受スリーブとの嵌合面に弾性体を配置することにより、弾性体によってラジアル剛性を高めると共に、アキシアル方向の減衰率を向上させて回転軸の自励振動を防止することができる。また、弾性体に圧力を負荷する流体を供給するようにしたので、弾性体を変形させて、更にラジアル剛性を高めると共に、アキシアル方向の減衰率を向上させて回転軸の自励振動抑制効果を高めることができる。   Furthermore, since the spindle device described in claim 15 of the present invention is configured and operates as described above, the spindle device can be moved in the axial direction of the rotary shaft by fitting into the sleeve housing. By disposing the elastic body on the mating surface with the bearing sleeve, the radial rigidity can be enhanced by the elastic body, and the attenuation factor in the axial direction can be improved to prevent the self-excited vibration of the rotating shaft. In addition, since a fluid that applies pressure to the elastic body is supplied, the elastic body is deformed to further increase the radial rigidity and to improve the axial damping rate, thereby suppressing the self-excited vibration of the rotating shaft. Can be increased.

更に、本発明の請求の範囲第16項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、弾性体はオーリングとし、また流体は圧縮空気として複数本配設されたオーリングの間に圧縮空気を供給してオーリングに圧力を負荷するようにしたので、高いスライド性を維持したままラジアル剛性を高めて効果的に回転軸の自励振動を防止することができる。また、オーリングは、加工性や汎用性に富むため、複雑な製造工程を必要とせず高性能の主軸装置を製作することができる。   Further, in the main shaft device described in claim 16 of the present invention, in order to constitute and operate as described above, the elastic body is an O-ring and the fluid is a plurality of O-rings arranged as compressed air. Since compressed air is supplied between the rings to apply pressure to the O-ring, it is possible to effectively prevent the self-excited vibration of the rotating shaft by increasing the radial rigidity while maintaining high slidability. Moreover, since O-ring is rich in workability and versatility, it is possible to manufacture a high-performance spindle device without requiring a complicated manufacturing process.

更に、本発明の請求の範囲第17項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、弾性体に圧力を負荷する流体の圧力を可変とすることにより、主軸装置の使用条件に応じて圧力を変えて、流体の圧力による弾性体の変形量を変えることができる。また、弾性体のラジアル剛性や減衰率を使用条件に最適な値に設定して効果的に回転軸の自励振動を防止することができる。また、弾性体のラジアル剛性や減衰率の変更は、供給する流体の圧力を変えるだけで可能であり、極めて容易に変更することができる。   Further, since the spindle device described in claim 17 of the present invention is configured and operates as described above, the pressure of the fluid that applies pressure to the elastic body is made variable so that the spindle device can be operated. The amount of deformation of the elastic body due to the pressure of the fluid can be changed by changing the pressure according to the use conditions. In addition, the radial rigidity and damping factor of the elastic body can be set to optimum values for the use conditions, and the self-excited vibration of the rotating shaft can be effectively prevented. Further, the radial rigidity and damping rate of the elastic body can be changed only by changing the pressure of the fluid to be supplied, and can be changed very easily.

更に、本発明の請求の範囲第18項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、オーリングは、ニトリルゴム又はフッ素ゴムから形成すると共に、オーリングの締め代をオーリングの使用標準値の10%以上で且つ該使用標準値以下としたので、オーリングはシール効果及び弾性支持効果を有するとともに、軸方向移動に対する耐摩耗性や、発熱に対する耐熱性を有して長寿命とすることができる。また、オーリングの剛性を適度に高めてスライド性を維持したまま、ラジアル剛性及びアキシアル減衰性を向上させることができる。   Further, since the spindle device described in claim 18 of the present invention is constructed and operated as described above, the O-ring is formed of nitrile rubber or fluororubber, and the allowance of the O-ring is reduced. Since it is 10% or more of the standard value of use of the O-ring and below the standard value of use, the O-ring has a sealing effect and an elastic supporting effect, and has wear resistance against axial movement and heat resistance against heat generation. Long life. Further, the radial rigidity and the axial damping can be improved while maintaining the slidability by appropriately increasing the rigidity of the O-ring.

更に、本発明の請求の範囲第19項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、複数個の弾性体によって構成した弾性体セットを、複数セット配置し、両端に配置された弾性体セットは、一方の弾性体セットを軸受スリーブに、また他方の弾性体セットをスリーブハウジングに配設することにより、組み立てが容易で、オーリングの損傷の心配が少ない。なお、主軸装置に種々の負荷が作用した場合の軸受スリーブの移動を均一且つ安定して行わせる効果は、弾性体を軸受スリーブにのみ配設した場合及びスリーブハウジングにのみ配設した場合と同等である。さらに、主軸装置に2個の弾性体を、一方は軸受スリーブに、他方はスリーブハウジングに配設し、その弾性体の間に流体を供給する構成としても良い。   Further, in order to configure and operate the spindle device described in claim 19 of the present invention as described above, a plurality of elastic body sets composed of a plurality of elastic bodies are arranged at both ends. The arranged elastic body set is easy to assemble by arranging one elastic body set on the bearing sleeve and the other elastic body set on the sleeve housing, and there is less fear of damage to the O-ring. The effect of uniformly and stably moving the bearing sleeve when various loads are applied to the spindle device is equivalent to the case where the elastic body is provided only on the bearing sleeve and the case where only the sleeve housing is provided. It is. Furthermore, it is good also as a structure which arrange | positions two elastic bodies to a main shaft apparatus, one is arrange | positioned to a bearing sleeve, and the other is a sleeve housing, and supplies a fluid between the elastic bodies.

更に、本発明の請求の範囲第20項に記載した工作機械は、以上に述べた通り構成し作用するために、主軸頭の軸方向に設けられた主軸カートリッジ把持部に主軸カートリッジが挿入されているとともに、主軸カートリッジが主軸頭に挿入されるために必要な長さよりも、回転軸の軸方向と平行な送り軸方向への移動量の方が長く設定されていることにより、主軸カートリッジが、主軸頭に対して一体的に分解可能且つ組付可能であることにより、回転軸の軸方向と平行な送り軸方向であるZ軸移動量の方が、主軸カートリッジが主軸頭に挿入されるために必要な長さよりも長いために、Z軸送りを利用した抜き取りを容易に行うことができる。   Further, in the machine tool described in claim 20 of the present invention, the spindle cartridge is inserted into the spindle cartridge gripping portion provided in the axial direction of the spindle head in order to configure and operate as described above. And the amount of movement in the feed axis direction parallel to the axial direction of the rotary shaft is set to be longer than the length necessary for the spindle cartridge to be inserted into the spindle head. Because the spindle head can be disassembled and assembled as a single unit, the Z axis movement amount, which is the feed axis direction parallel to the axis direction of the rotary shaft, is inserted into the spindle head. Therefore, extraction using Z-axis feed can be easily performed.

更に、本発明の請求の範囲第21項に記載した工作機械は、以上に述べた通り構成し作用するために、主軸サブカートリッジが主軸頭に挿入されるために必要な長さよりも、回転軸の軸方向と平行な送り軸方向への移動量の方が長く設定されていることにより、主軸サブカートリッジが、主軸頭に対して一体的に分解可能且つ組付可能であるので、回転軸の軸方向と平行な送り軸方向であるZ軸移動量の方が、主軸サブカートリッジが主軸頭に挿入されるために必要な長さよりも長いために、Z軸送りを利用した抜き取りを容易に行うことができる。   Further, the machine tool described in claim 21 of the present invention is configured and operated as described above, so that the rotation shaft is longer than the length necessary for the spindle sub-cartridge to be inserted into the spindle head. Since the movement amount in the feed axis direction parallel to the axial direction of the spindle is set to be longer, the spindle sub-cartridge can be disassembled and assembled integrally with the spindle head. Since the Z-axis movement amount, which is the feed axis direction parallel to the axial direction, is longer than the length necessary for the spindle sub-cartridge to be inserted into the spindle head, extraction using the Z-axis feed is easily performed. be able to.

更に、本発明の請求の範囲第22項に記載した工作機械は、以上に述べた通り構成し作用するために、主軸頭の主軸カートリッジ把持部が、少なくとも半分に分割する位置で分割して分解可能であることにより、例えば、Z軸移動量が短く設定されていても、主軸頭の主軸カートリッジ把持部を分割・展開することにより取り外し・組み付けを行うことができ、更に、主軸カートリッジと主軸頭との締結剛性を高めて工作機械全体の剛性を高めることができる。   Furthermore, the machine tool described in claim 22 of the present invention is divided and disassembled at a position where the spindle cartridge gripping portion of the spindle head is divided at least in half in order to constitute and operate as described above. For example, even if the Z-axis movement amount is set to be short, the spindle cartridge gripping portion of the spindle head can be removed and assembled, and the spindle cartridge and the spindle head can be removed. The overall rigidity of the machine tool can be increased by increasing the fastening rigidity.

更に、本発明の請求の範囲第23項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、ロータを有する回転軸と、フロント側軸受と、リア側軸受と、フロントハウジングと、スリーブハウジングと、が一体的に組み付けられて主軸サブカートリッジをなし、主軸サブカートリッジと、外筒と、ツールアンクランプシリンダと、が三分割で構成され、主軸サブカートリッジを、外筒から抜き取ることができる。   Further, the spindle device described in claim 23 of the present invention is constituted and operated as described above, so that the rotary shaft having the rotor, the front side bearing, the rear side bearing, the front housing, The sleeve housing is integrally assembled to form a main spindle sub-cartridge, and the main spindle sub-cartridge, outer cylinder, and tool unclamp cylinder are divided into three parts, and the main spindle sub-cartridge is removed from the outer cylinder. Can do.

従って、主軸サブカートリッジを構成する、ロータを有する回転軸、フロント側軸受、リア側軸受、フロントハウジング、スリーブハウジングを外筒から一体的に抜き取れるために、主軸装置全体を分解することなく、点検・修理・交換が必要な、回転軸、フロント側軸受、リア側軸受のみを簡単に取り外すことができる。これにより、配線や配管を取り外すことなく、主軸カートリッジを構成するいずれかの部品の管理が可能となる。   Therefore, in order to remove the rotary shaft, front side bearing, rear side bearing, front housing, and sleeve housing that constitute the main shaft sub-cartridge from the outer cylinder, it is possible to inspect without disassembling the entire main shaft device. -Only the rotating shaft, front side bearing, and rear side bearing that require repair or replacement can be easily removed. As a result, it is possible to manage any of the components constituting the spindle cartridge without removing wiring or piping.

更に、本発明の請求の範囲第24項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、ツールアンクランプシリンダが、外筒から抜き取り可能であることにより、主軸装置全体を分解することなく、ツールアンクランプシリンダのみを簡単に取り外すことができるので、ツールアンクランプシリンダを構成するいずれの部品も点検・修理・交換が簡単にできる。   Further, since the spindle device described in claim 24 of the present invention is configured and operates as described above, the tool unclamp cylinder can be extracted from the outer cylinder, so that the entire spindle device can be removed. Since only the tool unclamp cylinder can be easily removed without disassembling, any part constituting the tool unclamp cylinder can be easily inspected, repaired or replaced.

更に、本発明の請求の範囲第25項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、主軸サブカートリッジが抜き取られた外筒と、ツールアンクランプシリンダと、の組体が、主軸頭から抜き取り可能であることにより、主軸装置全体を分解することなく、主軸サブカートリッジに加えて、外筒と、ツールアンクランプシリンダと、の組体を主軸頭から簡単に取り外すことができるので、外筒またはツールアンクランプシリンダを構成するいずれの部品も点検・修理・交換が簡単にできる。   Further, the main spindle device described in claim 25 of the present invention is constituted by an assembly of an outer cylinder from which a main spindle sub-cartridge has been extracted and a tool unclamp cylinder in order to constitute and operate as described above. However, since it can be removed from the spindle head, the assembly of the outer cylinder and tool unclamp cylinder can be easily removed from the spindle head in addition to the spindle sub-cartridge without disassembling the entire spindle device. As a result, any part of the outer cylinder or tool unclamp cylinder can be easily inspected, repaired and replaced.

更に、本発明の請求の範囲第26項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、主軸サブカートリッジと、外筒と、ツールアンクランプシリンダと、の組体が、主軸頭から抜き取り可能であることにより、主軸装置全体を分解することなく、主軸サブカートリッジと、外筒と、ツールアンクランプシリンダと、の組体を主軸頭から簡単に取り外すことができるので、主軸装置全体を構成するいずれの部品も点検・修理・交換が簡単にできる。   Furthermore, since the spindle device described in claim 26 of the present invention is configured and operates as described above, an assembly of the spindle sub-cartridge, the outer cylinder, and the tool unclamping cylinder includes: Since it can be removed from the spindle head, the assembly of the spindle sub-cartridge, outer cylinder, and tool unclamp cylinder can be easily removed from the spindle head without disassembling the entire spindle device. Any part of the entire system can be easily inspected, repaired and replaced.

更に、本発明の請求の範囲第27項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、ツールアンクランプシリンダまたは外筒に、各種流体配管、電源カプラを有するカプラが着脱自在に取付けられることにより、カプラに各種流体配管の開閉弁や電源カプラを配することにより、点検・修理・交換時に、各種流体配管を閉塞し、電源カプラを取り外してから作業を行えば、流体の漏洩や電源配線の絡まり、等を防止して作業を行うことができる。   Further, since the spindle device described in claim 27 of the present invention is configured and operates as described above, a coupler having various fluid pipes and a power coupler is attached to and detached from the tool unclamp cylinder or the outer cylinder. By installing it freely, it is possible to connect various fluid piping on-off valves and power couplers to the coupler. It is possible to perform work while preventing leakage of electric power and entanglement of power supply wiring.

更に、本発明の請求の範囲第28項に記載した主軸装置は、以上に述べた通り構成し作用するために、回転軸の回転を検出するセンサを、回転軸と、外筒と、の間に配していることにより、ツールアンクランプシリンダを取り外すだけで、センサの点検・修理・交換が可能となる。   Further, since the spindle device described in claim 28 of the present invention is configured and operates as described above, a sensor for detecting the rotation of the rotating shaft is provided between the rotating shaft and the outer cylinder. The sensor can be inspected, repaired, and replaced simply by removing the tool unclamp cylinder.

図1〜図3は、請求の範囲第1項,第2項,第5項,第6項,第10項,第11項,第12項,第13項,第14項に対応する、本発明の実施の形態の第1例を示している。なお、本例の特徴は、外筒3の内周径φA、ステータ4の内径φB´、軸受スリーブ11の外径φCの順に直径が小さくなり、フロントハウジング8と、回転軸6と軸受スリーブ11とからなる半組立体2が外筒3から抜き取り可能であり、且つ軸受スリーブ11から後方の任意の断面における回転体半径が、軸受スリーブ11後端から当該断面の間における非回転体の最小半径より小さいか、軸受スリーブ11から後方の任意の断面における回転体直径が、軸受スリーブ11後端から当該断面の間における非回転体の最小直径よりも小さいことである。   1 to 3 are drawings corresponding to claims 1, 2, 5, 6, 10, 11, 12, 13, 14. The 1st example of embodiment of invention is shown. The feature of this example is that the diameter decreases in the order of the inner peripheral diameter φA of the outer cylinder 3, the inner diameter φB ′ of the stator 4, and the outer diameter φC of the bearing sleeve 11, and the front housing 8, the rotating shaft 6 and the bearing sleeve 11. Can be extracted from the outer cylinder 3, and the radius of the rotating body in any cross section behind the bearing sleeve 11 is the minimum radius of the non-rotating body between the cross section from the rear end of the bearing sleeve 11. It is smaller or the diameter of the rotating body in any cross section behind the bearing sleeve 11 is smaller than the minimum diameter of the non-rotating body between the cross section from the rear end of the bearing sleeve 11.

図1に示すように、第1例の主軸装置1は、ステータ4とスリーブハウジング5を有する外筒3と、ロータ7を有する回転自在な回転軸6と、外輪がフロントハウジング8に固定されると共に内輪が回転軸6の一端に外嵌する組み合わせアンギュラ玉軸受であるフロント側軸受12と、を備えている。また、回転軸6の他端側に配設されスリーブハウジング5に嵌合して回転軸6の軸方向に移動可能な軸受スリーブ11と、内輪が回転軸6の他端に外嵌すると共に外輪が軸受スリーブ11に固定されてフロント側軸受12と共働して回転軸6を回動自在に支持する一対のアンギュラ玉軸受であるリア側軸受13と、を備えている。符号14は、工具交換のためのピストン機構である。なお、スリーブハウジング5と外筒3とは一体構造としても良い。   As shown in FIG. 1, the spindle device 1 of the first example includes an outer cylinder 3 having a stator 4 and a sleeve housing 5, a rotatable rotating shaft 6 having a rotor 7, and an outer ring fixed to a front housing 8. And a front side bearing 12 which is a combined angular ball bearing in which the inner ring is fitted on one end of the rotating shaft 6. Further, a bearing sleeve 11 which is disposed on the other end side of the rotating shaft 6 and is fitted to the sleeve housing 5 and is movable in the axial direction of the rotating shaft 6, and an inner ring is fitted on the other end of the rotating shaft 6 and an outer ring Includes a rear side bearing 13 which is a pair of angular ball bearings which are fixed to the bearing sleeve 11 and cooperate with the front side bearing 12 to rotatably support the rotating shaft 6. Reference numeral 14 denotes a piston mechanism for tool change. The sleeve housing 5 and the outer cylinder 3 may be integrated.

図2に示すように、フロントハウジング8と、回転軸6と、軸受スリーブ11とからなる半組立体2が、外筒3から抜き取り可能なように構成されている。すなわち、本実施形態の主軸装置1は、外筒3の内周径φA、ロータ7の外径φB、軸受スリーブ11の外径φCの順に直径が小さくなっている(φA>φB>φC)。また、ロータ外径φBの代わりにステータ内径φB´(図1参照)に対して、φA>φB´>φCとしても良い。また、軸受スリーブ11より後方の範囲Lにおいて、半組立体2の外径が軸受スリーブ11の外径より小さく設定されている。すなわち、矢印Mの方向に主軸を抜こうとしたときに、非回転体が障害とならないように範囲Lの任意の断面における主軸回転体の外径を当該断面から軸受スリーブ後端の間の非回転体の最小内周径より小さくして、非回転体が障害とならないように回転体外径を規定している。したがって、半組立体2を図中M方向に抜こうとしたとき、図中左側端部に装着される工具Wを保持/開放する非回転体であるピストン機構14等が障害になることはない(図1参照)。   As shown in FIG. 2, the subassembly 2 including the front housing 8, the rotating shaft 6, and the bearing sleeve 11 is configured to be removable from the outer cylinder 3. That is, in the spindle device 1 of the present embodiment, the diameter decreases in the order of the inner peripheral diameter φA of the outer cylinder 3, the outer diameter φB of the rotor 7, and the outer diameter φC of the bearing sleeve 11 (φA> φB> φC). Further, instead of the rotor outer diameter φB, the stator inner diameter φB ′ (see FIG. 1) may be set to φA> φB ′> φC. Further, in the range L behind the bearing sleeve 11, the outer diameter of the subassembly 2 is set smaller than the outer diameter of the bearing sleeve 11. That is, when trying to pull out the main shaft in the direction of arrow M, the outer diameter of the main shaft rotating body in an arbitrary cross section in the range L is set to the non-diameter between the section and the rear end of the bearing sleeve so that the non-rotating body does not become an obstacle. The outer diameter of the rotating body is defined so as to be smaller than the minimum inner peripheral diameter of the rotating body so that the non-rotating body does not become an obstacle. Therefore, when trying to pull out the semi-assembly 2 in the M direction in the figure, the piston mechanism 14 that is a non-rotating body that holds / releases the tool W mounted on the left end in the figure does not become an obstacle. (See FIG. 1).

また、主軸装置1は、軸受スリーブ11の外径が、スリーブハウジング5の内径に対して5〜30μmの隙間嵌めである。更に、主軸装置1は、リア側軸受13が、定位置予圧で且つ背面組み合わせのアンギュラ玉軸受である。これにより、リア側軸受13及び軸受スリーブ11は、主に回転軸6をサポートするのが役割であるが、ロータ発熱による熱膨張など軸方向変位をシンプルな構造で吸収することができる。   The spindle device 1 has a clearance fit in which the outer diameter of the bearing sleeve 11 is 5 to 30 μm with respect to the inner diameter of the sleeve housing 5. Further, the spindle device 1 is an angular ball bearing in which the rear side bearing 13 has a fixed position preload and a rear combination. As a result, the rear side bearing 13 and the bearing sleeve 11 are mainly responsible for supporting the rotating shaft 6, but can absorb axial displacement such as thermal expansion due to heat generated by the rotor with a simple structure.

また、主軸装置1は、フロントハウジング8と外筒3内周面とのインロー部15が、0〜20μmの締り嵌めである。これにより、フロントハウジング8と外筒3の軸心がずれるようなことはない。また、合わせ面16はフロントハウジング8及び外筒3が軸心に対して2〜5μm以下の直角度にて高精度に仕上げ加工されている。これにより、インロー部15の長さLRが短くても、両者の軸心が一致する。インロー部15の長さが長いと組込み性が悪いが、本実施形態では、インロー長さLRは、インロー径φAの1/10〜1/30程度と短くしている。また、インロー部15の長さLRが短いので、組込みボルト17によって容易に締め込んで組立てることができる。これにより、心合わせ作業の必要がなくなる。   Further, in the spindle device 1, an inlay portion 15 between the front housing 8 and the inner peripheral surface of the outer cylinder 3 is an interference fit of 0 to 20 μm. Thereby, the axial center of the front housing 8 and the outer cylinder 3 does not shift. Further, the mating surface 16 is finished with high accuracy at a right angle of 2 to 5 μm or less with respect to the axis of the front housing 8 and the outer cylinder 3. Thereby, even if the length LR of the inlay part 15 is short, both axial centers correspond. If the length of the inlay portion 15 is long, the assemblability is poor, but in this embodiment, the inlay length LR is as short as about 1/10 to 1/30 of the inlay diameter φA. Further, since the length LR of the inlay portion 15 is short, it can be assembled by being easily tightened by the built-in bolt 17. This eliminates the need for alignment work.

また、半組立体2は、外気との間でラビリンスシールL1〜L4が形成されている。スピンドル使用時は、強固なラビリンスL1,L4によって、切削水、切粉等の異物の侵入を防ぐ。また、半組立体2のみを在庫する場合などは、ラビリンスL1〜L4によって埃などの異物を遮断する。ラビリンスL2,L3はメンテナンスによる半組立体交換時にも異物の侵入を防ぐ役割を果す。メンテナンス時は、クリーンルームなど異物の少ない環境を期待できないので、ラビリンスL2,L3は有用である。ラビリンスL3,L4の構造は、軸受スリーブ11を用いていることにより実現可能となっている。   Further, the subassembly 2 is formed with labyrinth seals L1 to L4 between outside air. When the spindle is used, foreign substances such as cutting water and chips are prevented from entering by the strong labyrinths L1 and L4. Further, when only the semi-assembly 2 is stocked, foreign substances such as dust are blocked by the labyrinths L1 to L4. The labyrinths L2 and L3 play a role of preventing entry of foreign matter even when the subassembly is replaced by maintenance. During maintenance, the labyrinth L2 and L3 are useful because an environment with little foreign matter such as a clean room cannot be expected. The structures of the labyrinths L3 and L4 can be realized by using the bearing sleeve 11.

図3に示すように、リアカバー9後部は、配線7箇所(モータ動力線25、モータ温度センサ線26、ロータリーエンコーダ線27等(一部不図示))、配管14個所(軸受潤滑油配管21、冷却油配管22、工具アンクランプ油圧配管23、工具テーパエアブロー配管24、エアシール配管28)が外部と接続されているので、メンテナンス時に、これらを一切取り扱わずに済むので、ダウンタイムが非常に短く、メンテナンス性が良い。   As shown in FIG. 3, the rear cover 9 has seven wiring lines (motor power line 25, motor temperature sensor line 26, rotary encoder line 27, etc. (partially not shown)), and 14 piping locations (bearing lubricant piping 21, Cooling oil piping 22, tool unclamping hydraulic piping 23, tool taper air blow piping 24, air seal piping 28) are connected to the outside, so it is not necessary to handle them at the time of maintenance, so the downtime is very short, Good maintainability.

上述した主軸装置10によれば、フロントハウジング8、回転軸6及び軸受スリーブ11とからなる半組立体2が外筒3から抜き取り可能である。そのため、組込み性が向上するとともに破損時に速やかに交換できる。また、軸受スリーブ11は、リア側軸受13が組立てられた状態であるため、半組立体2の抜き差しでグリースの状態は変化しない。従って、半組立体2を別の外筒を用いて予め慣らし運転を行ってから在庫することで、主軸装置損傷時に半組立体を交換して、即座に通常運転が可能となり、ダウンタイムの大幅な短縮が可能となる。また、主軸装置1全体を交換するよりコスト低減でき、在庫コストの低減も可能となる。   According to the main shaft device 10 described above, the subassembly 2 including the front housing 8, the rotating shaft 6 and the bearing sleeve 11 can be extracted from the outer cylinder 3. As a result, the ease of installation is improved and it can be quickly replaced when damaged. Further, since the bearing sleeve 11 is in a state in which the rear side bearing 13 is assembled, the state of the grease does not change when the subassembly 2 is inserted or removed. Therefore, stocking the semi-assemblies 2 using a separate outer cylinder in advance and stocking them makes it possible to replace the sub-assemblies when the spindle device is damaged, and to immediately perform normal operations, greatly reducing downtime. Can be shortened. Further, it is possible to reduce the cost compared to exchanging the entire spindle device 1, and to reduce the inventory cost.

図4〜図7は、請求の範囲第1項,第2項,第3項,第4項,第5項,第10項,第11項,第12項,第13項,第14項に対応する、本発明の実施の形態の第2例を示している。本例の特徴は、内径部品31が、ばね32を圧縮可能に組み込まれているとともに、内径部品31の後部に調整部品33が固定されており、調整部品33に、ピストン機構14へのピストン押付け面34が形成されていることである。その他の構成は第1例と同じであるから、同一部材には同一符号を付して詳細な説明は省略する。   FIGS. 4 to 7 show claims 1, 2, 3, 4, 5, 10, 11, 12, 13, 14. The corresponding 2nd example of embodiment of this invention is shown. The feature of this example is that the inner diameter part 31 is incorporated so that the spring 32 can be compressed, and the adjustment part 33 is fixed to the rear part of the inner diameter part 31, and the piston is pressed against the piston mechanism 14 by the adjustment part 33. That is, the surface 34 is formed. Since other configurations are the same as those in the first example, the same members are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.

図4に示すように、第2例の主軸装置30は、外筒3のステータ4に通電されることによりロータ7とともに回転する回転軸6内に、2個のばね32を圧縮可能にして工具交換自在な内径部品(ドローバとも言う。)31が組み込まれているとともに、内径部品31の後端部に、内径部品側調整部品33が装着されている。内径部品側調整部品33の端部には、ピストン機構14へのピストン押付け面34が形成されている。ピストン機構14のピストン35の端部には、内径部品側調整部品33を押圧するピストン側調整部品36が装着されている。   As shown in FIG. 4, the spindle device 30 of the second example is configured such that two springs 32 can be compressed in the rotating shaft 6 that rotates together with the rotor 7 by energizing the stator 4 of the outer cylinder 3. A replaceable inner diameter part (also referred to as a drawbar) 31 is incorporated, and an inner diameter part side adjustment part 33 is mounted on the rear end portion of the inner diameter part 31. A piston pressing surface 34 to the piston mechanism 14 is formed at the end of the inner diameter component side adjustment component 33. A piston-side adjustment component 36 that presses the inner-diameter component-side adjustment component 33 is attached to the end of the piston 35 of the piston mechanism 14.

ピストン機構14は、往動側圧力導入部37に油,水,空気等の圧力媒体が導入されることにより、ピストン35が往動され、ピストン35のピストン側調整部品36が内径部品側調整部品33のピストン押付け面34を押圧し、内径部品31を軸方向に押圧移動させて工具Wを押出して工具アンクランプ状態とする。これに反して、往動側圧力導入部37の圧力を抜き、復動側圧力導入部38に圧力媒体が導入されることにより、ピストン35が復動され、内径部品31を軸方向に戻り移動させて工具クランプ状態とする。   In the piston mechanism 14, the piston 35 is moved forward by introducing a pressure medium such as oil, water, air or the like into the forward movement pressure introducing portion 37, and the piston side adjustment component 36 of the piston 35 is changed to the inner diameter component adjustment component. The piston pressing surface 34 of 33 is pressed, the inner diameter part 31 is pressed and moved in the axial direction, the tool W is pushed out, and the tool is unclamped. On the other hand, the pressure of the forward side pressure introducing portion 37 is released and the pressure medium is introduced into the backward side pressure introducing portion 38, whereby the piston 35 is moved backward and the inner diameter part 31 is moved back in the axial direction. Let the tool clamp state.

図5に示すように、内径部品側調整部品33は、半組立体2の取付け基準面39と内径部品31におけるピストン押付け面34との軸方向寸法(距離)Zを、基準寸法に対して±0.1mm以内に調整することができる。つまり、半組立体2は、取付け基準面39から内径部品31におけるピストン押付け面34までの軸方向寸法Z内に、多数の部品の積み重ねによる寸法差が生じている。そのため、予め調整がなければメンテナンス時に、ピストンストロークの調整作業を現場にて行う必要がある。例えば、ピストンストロークの不足で内径部品31の移動量(押出し量)が少なくなると、工具ホルダがアンクランプできない。逆に、内径部品31の移動量が多すぎると、内径部品31が工具ホルダを余分に前方へ押し出してしまうために、自動工具交換装置(ATC)40(図7参照)が工具ホルダを把持することが出来なくなる。これに対して、内径部品側調整部品33は、工具ホルダ押し量(ピストン35が最前端まで押されたときに内径部品31により工具ホルダが把持位置から押し出される量)を0.4mm〜0.6mmとして、その許容差を、0.1mm〜0.2mm程度である±0.1mm以内に調整することによって、適切にアンクランプを行えるようにし、その結果、半組立体の交換を行う際にピストン調整を不要としてメンテナンス性を向上させることができる。   As shown in FIG. 5, the inner diameter component side adjustment component 33 has an axial dimension (distance) Z between the mounting reference surface 39 of the semi-assembly 2 and the piston pressing surface 34 of the inner diameter component 31 with respect to the reference dimension. It can be adjusted within 0.1 mm. That is, the subassembly 2 has a dimensional difference due to the stacking of a large number of components within the axial dimension Z from the attachment reference surface 39 to the piston pressing surface 34 of the inner diameter component 31. For this reason, if adjustment is not performed in advance, it is necessary to perform adjustment work of the piston stroke on site during maintenance. For example, if the movement amount (extrusion amount) of the inner diameter part 31 is reduced due to insufficient piston stroke, the tool holder cannot be unclamped. Conversely, if the inner diameter component 31 moves too much, the inner diameter component 31 pushes the tool holder forward further, so the automatic tool changer (ATC) 40 (see FIG. 7) grips the tool holder. Can not do. On the other hand, the inner diameter component side adjustment component 33 has a tool holder pushing amount (amount of the tool holder pushed out from the gripping position by the inner diameter component 31 when the piston 35 is pushed to the foremost end) of 0.4 mm to 0.00 mm. By adjusting the tolerance to within ± 0.1 mm, which is about 0.1 mm to 0.2 mm, it is possible to perform unclamping appropriately, and as a result, when replacing the subassembly Maintenance can be improved by eliminating piston adjustment.

ここで、内径部品側調整部品33による調整は、寸法測定の後に、予め取り代をつけて削り(旋削、研削)加工する方法、隙間Sに厚さの異なるシムを挟む方法、予め用意された数種寸法の調整板を選択して取り付ける方法、調整ネジにて所望の位置に調整板を配置して嫌気性の接着剤などによって固定する方法等が挙げられる。そして、軸方向寸法Zを直接測定するためには大型の治具を必要とし、重量物である半組立体を治具にセットしなければならない場合があるので、調整作業を簡略化するために、ある程度の寸法管理を各部品に旋こすことがある。例えば、寸法A、寸法B(内輪間座、外輪間座の両方)、フロント側軸受12の最後側の内外輪の差幅C、寸法Dを管理しておき、回転軸6に内径部品31を取り付けた状態で寸法ZZのみを測定調整する方法が挙げられる。この方法は、もっとも管理が難しい軸内径部(コレット部各種寸法や工具テーパの出入り、内径部品31の穴深さなど)の軸方向寸法を管理する必要がないため寸法管理のコストが低減でき、調整作業の負担も少ない。尚、差幅Cの管理を簡略化するため、フロント側軸受12の4列には、正面および背面差幅が個別にすべて調整されている万能組み合わせ軸受を用いてもよい。   Here, the adjustment by the inner diameter component side adjustment component 33 is prepared in advance by a method of cutting (turning or grinding) with a margin in advance after dimension measurement, a method of sandwiching shims having different thicknesses in the gap S, and the like. Examples include a method of selecting and attaching an adjustment plate having several dimensions, a method of arranging the adjustment plate at a desired position with an adjustment screw, and fixing the plate with an anaerobic adhesive or the like. In order to simplify the adjustment work, a large jig is required to directly measure the axial dimension Z, and a heavy semi-assembly may have to be set on the jig. Some degree of dimensional control may be applied to each part. For example, dimension A, dimension B (both inner ring spacer and outer ring spacer), difference width C and dimension D of the inner and outer rings on the rear side of the front bearing 12 are managed, and the inner diameter component 31 is attached to the rotary shaft 6. The method of measuring and adjusting only the dimension ZZ in the attached state is mentioned. This method can reduce the cost of dimension management because it is not necessary to manage the axial dimension of the inner diameter part of the shaft that is the most difficult to manage (various dimensions of collet part, tool taper in / out, hole depth of inner diameter part 31, etc.) There is little burden of adjustment work. In order to simplify the management of the difference width C, universal combination bearings in which the front and rear difference widths are all individually adjusted may be used in the four rows of the front side bearings 12.

図4〜図6に示すように、軸方向寸法Zが管理された半組立体2を用いて、工具ホルダ押し量(図6参照)Eを調整する。   As shown in FIGS. 4 to 6, the tool holder pressing amount (see FIG. 6) E is adjusted using the subassembly 2 in which the axial dimension Z is controlled.

工具ホルダ押し量E=(ピストンストロークF)−(空間G)−(空間H)
となり、右辺のそれぞれの量を測定するか、又は実際にアンクランプして押し量E(工具ホルダが前進する量)を測定する。そして、ここでは、E=0.5±0.1mmになるようにピストン側調整部品36を調整加工する。これにより、クランプ・アンクランプストロークの軸方向位置が決まる。その結果、以後、互いに調整された半組立体2の交換であれば、ピストン35と内径部品31の位置関係が変わらないので、ピストン部の調整を不要とすることができる。
Tool holder push amount E = (piston stroke F) − (space G) − (space H)
Then, each amount on the right side is measured, or actually unclamped and the pushing amount E (the amount by which the tool holder advances) is measured. In this case, the piston side adjustment component 36 is adjusted so that E = 0.5 ± 0.1 mm. This determines the axial position of the clamp / unclamp stroke. As a result, since the positional relationship between the piston 35 and the inner diameter part 31 does not change if the subassemblies 2 adjusted with each other are exchanged thereafter, adjustment of the piston portion can be made unnecessary.

このようにすることにより、半組立体2は、取付け基準面39から内径部品31のピストン押付け面34までの軸方向寸法Zの許容差について、工具ホルダ押し量Eの許容差0.1mm〜0.2mmよりも小さな値に管理される。工具交換用のピストン機構14を組立てるとき、この管理された半組立体2に合わせてピストンストロークFを調整する。これにより、メンテナンス時、軸方向寸法Z が管理された半組立体2のユニット同士を交換すれば、内径部品31のピストン押付け面34の軸方向位相関係が変化しないのでピストンストローク再調整が不要となる。また、軸方向寸法Zは多数の部品の積み重ねによって決まるので、これら部品の軸方向寸法許容差をそれぞれ設定し、それらを積み重ねた値が所望の値以下となるように管理してもよい。しかし、このような方法、具体的には10個以上の寸法許容差の積み重ねにて許容差0.1〜0.2mmを満足することは、コスト高となったり、不良率の上昇を招くことになったりする場合が多い。そこで、内径部品31の後部に内径部品側調整部品33を内径部品31の組付け後に調整してから組付けることで、非常に低コストで軸方向寸法Z を管理することができる。   By doing in this way, as for the tolerance of the axial direction dimension Z from the attachment reference surface 39 to the piston pressing surface 34 of the internal diameter component 31, the semi-assembly 2 has the tolerance 0.1mm-0 of the tool holder pushing amount E. Managed to a value smaller than 2 mm. When the piston mechanism 14 for tool change is assembled, the piston stroke F is adjusted in accordance with the managed subassembly 2. As a result, during maintenance, if the units of the subassemblies 2 in which the axial dimension Z 2 is managed are exchanged, the axial phase relationship of the piston pressing surface 34 of the inner diameter part 31 does not change, so that the piston stroke readjustment is unnecessary. Become. Further, since the axial dimension Z is determined by stacking a large number of parts, the axial dimension tolerances of these parts may be set and managed so that the stacked value becomes a desired value or less. However, satisfying the tolerance of 0.1 to 0.2 mm in such a method, specifically, stacking 10 or more dimensional tolerances, increases the cost and increases the defect rate. It often happens. Therefore, the axial dimension Z 1 can be managed at a very low cost by assembling after adjusting the inner diameter part 31 on the rear part of the inner diameter part 31 after the inner diameter part 31 is assembled.

図6に示すように、ピストン機構14は、往動側圧力導入部37に圧力媒体が導入されることにより、ピストン35が往動され、ピストン側調整部品36が、内径部品側調整部品33のピストン押付け面34を押圧し、ばね32に抗して内径部品31を軸方向に押圧移動させて工具Wを押出し、工具アンクランプ状態とする。   As shown in FIG. 6, in the piston mechanism 14, the piston 35 is moved forward by introducing a pressure medium into the forward movement pressure introducing portion 37, and the piston side adjustment component 36 is connected to the inner diameter component side adjustment component 33. The piston pressing surface 34 is pressed, the inner diameter component 31 is pressed and moved against the spring 32 in the axial direction, the tool W is pushed out, and the tool is unclamped.

図7に示すように、主軸装置30の自動工具交換時においては、自動工具交換装置40の動作は効率向上のため非常に速くなっており、交換時間が、通常、0.2〜1.5秒程度である。そのため、各部の強度や剛性を高く保つ必要がある。自動工具交換装置40は、アーム41が回転軸6と工具マガジン42の工具ホルダ43を把持した後に、回転軸6の工具Wをアンクランプし、アーム41が上下および旋回動作して工具交換が行われるように動作する。工具Wを把持して回転軸6をアンクランプする際、工具ホルダ43の押し量が大きすぎると、前述のように工具ホルダ43は剛性が高くアーム41に把持されているので、アーム41に無理な負担がかかり、自動工具交換装置40の故障を招く。そのため、工具ホルダ43の押し量としては、0.5〜0.6mm以下とする必要がある。主軸装置30では、メンテナンスを行って半組立体2を交換しても、工具ホルダ43の押し量が変化しないため、調整の手間がなく短時間での交換が可能となる。   As shown in FIG. 7, at the time of automatic tool change of the spindle device 30, the operation of the automatic tool changer 40 is very fast for efficiency improvement, and the change time is usually 0.2 to 1.5. About seconds. Therefore, it is necessary to keep the strength and rigidity of each part high. The automatic tool changer 40 unclamps the tool W of the rotary shaft 6 after the arm 41 grips the rotary shaft 6 and the tool holder 43 of the tool magazine 42, and the arm 41 moves up and down and pivots to perform tool change. To work. When gripping the tool W and unclamping the rotary shaft 6, if the pressing amount of the tool holder 43 is too large, the tool holder 43 has high rigidity and is held by the arm 41 as described above. Burden on the automatic tool changer 40. Therefore, the pressing amount of the tool holder 43 needs to be 0.5 to 0.6 mm or less. In the spindle device 30, even if the maintenance is performed and the subassembly 2 is replaced, the pressing amount of the tool holder 43 does not change, so that adjustment can be performed in a short time without adjustment.

図8〜図10は、請求の範囲第1項,第2項,第4項,第5項,第8項,第10項,第11項,第12項,第13項,第14項に対応する、本発明の実施の形態の第3例を示している。本例の特徴は、軸受スリーブ11とスリーブハウジング5との嵌合長さJと、軸受スリーブ11の外径Iと、の比が、嵌合長さJ/外径I=0.45〜0.8の範囲内に設定されていることである。その他の構成は第1例と同じであるから、同一部材には同一符号を付して詳細な説明は省略する。   FIGS. 8 to 10 correspond to the first, second, fourth, fifth, eighth, tenth, eleventh, twelfth, thirteenth, and fourteenth claims. The corresponding 3rd example of embodiment of this invention is shown. The feature of this example is that the ratio between the fitting length J of the bearing sleeve 11 and the sleeve housing 5 and the outer diameter I of the bearing sleeve 11 is the fitting length J / outer diameter I = 0.45-0. It is set within the range of .8. Since other configurations are the same as those in the first example, the same members are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.

図8を参照して、本発明に係る主軸装置の第3実施形態を説明する。尚、図8においては、図中上側半分が工具アンクランプ状態を示し、図中下側半分が工具クランプ状態を示す。   A third embodiment of the spindle device according to the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 8, the upper half in the figure shows the tool unclamped state, and the lower half in the figure shows the tool clamped state.

図8に示すように、第3例の主軸装置50は、半組立体2にテーパ角の異なる内径部品51を用いている。このとき、BTホルダ(JIS B6339)用の内径部品、HSKホルダ(ISO−12164)は、工具テーパの規格により、管理すべき、軸方向寸法Zに対するねらい値Z1に変動があるが、図1,図4に示すものと互換性があるように調整されている。すなわち、アンクランプしたときの軸方向寸法ZUC2が、図6に示すアンクランプ状態UC1と同一になるように調整されている。なお、図4における空間Gは、このように軸方向寸法Zが異なる内径部品に対しても適用するためBTホルダをアンクランプする最低必要量よりも大きな値としている。用途によりさまざまな工具テーパ規格が使用される場合があるが、本例のように異なる工具規格においてもアンクランプが可能なように互換性をもたせることで、仕様の変更が容易になったり、メンテナンスのためのインナーカートリッジの在庫管理を容易にしたりしてコスト低減が図れる。   As shown in FIG. 8, the spindle device 50 of the third example uses inner diameter parts 51 having different taper angles in the semi-assembly 2. At this time, the inner diameter part for the BT holder (JIS B6339) and the HSK holder (ISO-12164) vary in the target value Z1 with respect to the axial dimension Z to be managed according to the standard of the tool taper. It has been adjusted to be compatible with that shown in FIG. That is, the axial dimension ZUC2 when unclamped is adjusted to be the same as the unclamped state UC1 shown in FIG. Note that the space G in FIG. 4 is set to a value larger than the minimum necessary amount for unclamping the BT holder in order to apply to the inner diameter parts having different axial dimensions Z as described above. Various tool taper standards may be used depending on the application, but as shown in this example, it is possible to change the specifications easily by maintaining compatibility so that unclamping is possible even with different tool standards. This makes it possible to reduce the cost by making inventory management of the inner cartridge easy.

また、図9に示すように、主軸装置50では、軸受スリーブ11の外径Iとその嵌合部の長さJとの比が、J/I≒0.5となっている。この場合、外径Iと長さJとの関係は、好ましくは、0.45〜0.8とすることが望ましい。半組立体2を外筒3に挿入するとき、先ず軸受スリーブ11がスリーブハウジング5の内径に嵌合する。半組立体2の交換は、通常、工作機械ユーザーの作業現場で行うので、交換作業に特殊な治具を用いることができない場合が多い。そのようなとき、半組立体2が、例えば、自重などの矢印K方向の力を受けると、リア側軸受13にモーメント荷重がかかる。その際、長さJが小さいとリア側軸受13の2列のスパンMが短くなり、接触面圧が大きくなってリア側軸受13が損傷するおそれがある。   As shown in FIG. 9, in the spindle device 50, the ratio between the outer diameter I of the bearing sleeve 11 and the length J of the fitting portion is J / I≈0.5. In this case, the relationship between the outer diameter I and the length J is preferably 0.45 to 0.8. When the subassembly 2 is inserted into the outer cylinder 3, first, the bearing sleeve 11 is fitted into the inner diameter of the sleeve housing 5. Since the replacement of the subassembly 2 is normally performed at the work site of the machine tool user, a special jig cannot be used for the replacement work in many cases. In such a case, for example, when the subassembly 2 receives a force in the direction of arrow K such as its own weight, a moment load is applied to the rear bearing 13. At this time, if the length J is small, the span M of the two rows of the rear bearing 13 is shortened, and the contact surface pressure is increased, which may damage the rear bearing 13.

図10に示すように、主軸装置50において、前述したJ/Iと軸受スパンの関係及び、荷重Kが作用したときのリア側軸受13に発生する接触面圧の関係を調べた。荷重Kは、半組立体2の自重とし、治具を用いることのできない現場での交換作業においては組込時の扱いにより発生してしまう荷重である。リア側軸受13は、内径がφ55mmのアンギュラ玉軸受である。軸受の接触面圧は、硬さHv=700の軸受鋼において、3.5GPa以上で圧こんが生じてしまうことが知られている。これらにより、J/I≧0.45が必要であることがわかる。また、リア側軸受13のスパンを長くしすぎても、工作機械としての性能を向上することはできず、軸の慣性モーメント増大(加減速時間の増加)や共振点低下などの問題が生じるため、J/I≦0.8とすることが望ましい。さらに、上記のようなJ/Iの関係に設定することにより、スライド不良を発生することもなく、後述の振動減衰作用のあるオーリング(Oリング)を備えることもできる。このように、軸受スリーブ11の外径Iと、その嵌合部の長さJとの関係を設定して適切に設計することにより、メンテナンス性及び工作機械としての性能に優れた半組立体2の構造を得ることができる。   As shown in FIG. 10, in the spindle device 50, the relationship between the aforementioned J / I and the bearing span and the relationship between the contact surface pressure generated in the rear side bearing 13 when the load K is applied were examined. The load K is a load that is generated due to the handling at the time of assembling in the exchange work at the site where the self-weight of the subassembly 2 is used and a jig cannot be used. The rear side bearing 13 is an angular ball bearing having an inner diameter of 55 mm. It is known that indentation occurs when the contact surface pressure of the bearing is 3.5 GPa or more in bearing steel having a hardness of Hv = 700. These show that J / I ≧ 0.45 is necessary. Further, if the span of the rear side bearing 13 is too long, the performance as a machine tool cannot be improved, and problems such as an increase in the moment of inertia of the shaft (increase in acceleration / deceleration time) and a decrease in the resonance point occur. , J / I ≦ 0.8 is desirable. Furthermore, by setting the J / I relationship as described above, it is possible to provide an O-ring (O-ring) having a vibration damping action described later without causing a sliding failure. Thus, by setting the relationship between the outer diameter I of the bearing sleeve 11 and the length J of the fitting portion and appropriately designing it, the semi-assembly 2 excellent in maintainability and performance as a machine tool. Can be obtained.

図11(a),(b),図12は、請求の範囲第1項,第2項,第4項,第5項,第6項,第7項,第9項,第10項,第11項,第12項,第13項,第14項に対応する、本発明の実施の形態の第4例を示している。本例の特徴は、軸受スリーブ11の円周上に複数設けられた潤滑剤排出穴71と、軸受スリーブ11外周の嵌合面に設けられた円周溝64と、円周溝64に連通接続された半径方向の潤滑剤供給経路62,65と、を有することである。その他の構成は第1例と同じであるから、同一部材には同一符号を付して詳細な説明は省略する。   11 (a), (b), and FIG. 12 show the first, second, fourth, fifth, sixth, seventh, ninth, ninth, tenth, and tenth claims. The 4th example of embodiment of the invention corresponding to the 11th term, the 12th term, the 13th term, and the 14th term is shown. The feature of this example is that a plurality of lubricant discharge holes 71 provided on the circumference of the bearing sleeve 11, a circumferential groove 64 provided on the fitting surface on the outer circumference of the bearing sleeve 11, and a communication connection to the circumferential groove 64 are provided. Radial lubricant supply paths 62, 65. Since other configurations are the same as those in the first example, the same members are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.

図11(a),(b)に示すように、第4例の主軸装置60は、リア側軸受13に、潤滑供給及び排出構造を配したものであり、半組立体2の容易な取外し及び組付けを可能とするために、位相を決める必要のない構造を有する。   As shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b), the spindle device 60 of the fourth example is provided with a lubrication supply and discharge structure on the rear side bearing 13, so that the subassembly 2 can be easily removed and In order to enable assembly, the structure does not need to determine the phase.

また、軸受スリーブ11は、スリーブハウジング5の内径に対して隙間嵌めである(図6参照)。これにより、軸受スリーブ11は、内径部品31を組み付けた状態で、回転軸6に対して容易に回転してしまう。そこで、従来は、潤滑剤をリア側軸受13に供給する場合、その供給位相および潤滑剤排出穴位相を決めるためノズルやキーなどの突起物を設けていた。そのため、位相合わせや突起部品の抜き差しを行わないと半組立体2の組付け及び分離ができず、メンテナンスが難しいという問題があった。これに対して、半組立体2には、その外周側から潤滑ノズル等の突起物を設けていないため、組込みボルト17を外すだけで半組立体2の取り外しが可能となる。   Moreover, the bearing sleeve 11 is a clearance fit with respect to the internal diameter of the sleeve housing 5 (refer FIG. 6). As a result, the bearing sleeve 11 easily rotates with respect to the rotating shaft 6 in a state where the inner diameter part 31 is assembled. Therefore, conventionally, when the lubricant is supplied to the rear side bearing 13, protrusions such as nozzles and keys are provided to determine the supply phase and the lubricant discharge hole phase. Therefore, there has been a problem that the assembly and separation of the semi-assembly 2 cannot be performed and the maintenance is difficult unless the phase alignment and the protruding parts are inserted and removed. On the other hand, since the semi-assembly 2 is not provided with a projection such as a lubrication nozzle from the outer peripheral side, the semi-assembly 2 can be removed simply by removing the built-in bolt 17.

潤滑供給構造は、スリーブハウジング61の径方向に形成され、潤滑剤供給機(不図示)に連通接続された潤滑剤供給入口(潤滑剤供給経路)62と、軸受スリーブ63の外周の嵌合面に設けられた円周溝64と、軸受スリーブ63の径方向に、円周溝64に連通させて形成された径方向穴(潤滑剤供給経路)65とを介し、リア側軸受13の外輪を通じて軸受空間内に潤滑剤が供給される。そして、スリーブハウジング61と軸受スリーブ63とは、前方側端部が前側オーリング(Oリング)66,66でシールされ、後方側端部が後側オーリング67,67でシールされている。このとき、スリーブハウジング61及び軸受スリーブ63の半径方向の潤滑剤供給経路が同じ位相になっていても、或いは、両者が180°反対位相に回っていても、円周溝64によって、リア側軸受13に潤滑油が円滑に供給される。尚、円周溝64は、スリーブハウジング61の内周に設けられても良い。   The lubrication supply structure is formed in the radial direction of the sleeve housing 61, and is connected to a lubricant supply inlet (lubricant supply path) 62 communicated with a lubricant supply machine (not shown) and a fitting surface on the outer periphery of the bearing sleeve 63. Through the outer ring of the rear-side bearing 13 through a circumferential groove 64 provided in the outer circumference of the bearing and a radial hole (lubricant supply path) 65 formed in communication with the circumferential groove 64 in the radial direction of the bearing sleeve 63. Lubricant is supplied into the bearing space. The sleeve housing 61 and the bearing sleeve 63 are sealed at the front end portions by front O-rings (O-rings) 66 and 66 and at the rear end portions by rear O-rings 67 and 67. At this time, even if the lubricant supply paths in the radial direction of the sleeve housing 61 and the bearing sleeve 63 are in the same phase, or both of them are rotated in the opposite phase by 180 °, the circumferential groove 64 causes the rear side bearing to The lubricating oil is smoothly supplied to 13. The circumferential groove 64 may be provided on the inner periphery of the sleeve housing 61.

排出構造は、リア側軸受13のそれぞれの間に配された外輪間座68,68、外輪押え68Aと軸受スリーブ63とに径方向に形成された径方向排出穴69,69,69と、軸受スリーブ63の軸方向に径方向排出穴69,69,69に連通して形成された軸方向排出穴70と、軸方向排出穴70に連通して軸受スリーブ63の円周方向に等間隔に複数の6個設けられた潤滑剤排出穴71,71,71,71,71,71とからなる。6個の潤滑剤排出穴71は、等配で配されているため、どんな位相でも真下±15°以内に最低1か所の潤滑剤排出穴71が確保されることにより、水平取付け時の排出が可能になっている。   The discharge structure includes outer ring spacers 68 and 68 disposed between the rear side bearings 13, outer ring retainers 68 </ b> A and a bearing sleeve 63, radial discharge holes 69, 69, 69 formed in the radial direction, An axial discharge hole 70 formed to communicate with the radial discharge holes 69, 69, 69 in the axial direction of the sleeve 63, and a plurality at equal intervals in the circumferential direction of the bearing sleeve 63 communicated with the axial discharge hole 70. The six lubricant discharge holes 71, 71, 71, 71, 71, 71 are provided. Since the six lubricant discharge holes 71 are equally distributed, at least one lubricant discharge hole 71 is secured within ± 15 ° directly under any phase, so that discharge during horizontal mounting is possible. Is possible.

潤滑供給及び排出構造は、グリース補給された後に、余分なグリースを排出させる機能を持つ。これにより、軸受内部へ供給され、不要となった潤滑剤は、軸受近傍に配された図12のスリンガ部68Bの回転力により軸受の外側に弾き飛ばされる。それにより、どんな位相でも問題なく潤滑剤を排出することが可能となり、例えば水平取付けのスピンドルは下側に排出穴が必要になるが、いずれかの穴が下側に向くので排出を行うことができる。また、グリース潤滑であるため、取り扱いが容易であって、比較的安価なグリース潤滑により、メンテナンスを少ない費用で行うことができる。また、潤滑剤供給機(グリース補給装置)を備えているため、グリースの不足を補うことができるので、焼付き等を回避することができる。また、オイルエア、オイルミスト及び直噴潤滑のいずれかの微量潤滑を用いても良い。そうすれば、効率の良い潤滑を行うことができるので、耐焼付き性を更に向上させることができる。   The lubrication supply and discharge structure has a function of discharging excess grease after replenishing grease. As a result, the lubricant that is supplied to the inside of the bearing and is no longer needed is blown off to the outside of the bearing by the rotational force of the slinger portion 68B of FIG. 12 disposed in the vicinity of the bearing. As a result, lubricant can be discharged without any problems in any phase.For example, a horizontally mounted spindle requires a discharge hole on the lower side, but it can be discharged because one of the holes faces the lower side. it can. Further, since it is grease lubrication, it is easy to handle, and maintenance can be performed at low cost by relatively inexpensive grease lubrication. Further, since the lubricant supply machine (grease replenishing device) is provided, the shortage of grease can be compensated for, so that seizure or the like can be avoided. Further, a minute amount of any of oil-air, oil mist, and direct injection lubrication may be used. Then, efficient lubrication can be performed, so that seizure resistance can be further improved.

そして、スリーブハウジング61と、軸受スリーブ63とにおいて、軸受スリーブ63を抜き差しする際におけるオーリング切れを防止するため、軸受スリーブ63の前方側外周に前側オーリング66,66を配し、スリーブハウジング61の後方側内周に後側オーリング67,67を配している。これにより、半組立体2の挿入や抜き取りによって軸受スリーブ63がスリーブハウジング61の内周を滑るとき、各オーリング66,66,67,67の滑る距離が最短化され、尚且つオーリング切れの要因となる段差や穴を各オーリング66,66,67,67が通過しないため、各オーリング66,66,67,67の信頼性を格段に向上することができる。   Further, in order to prevent the O-ring from being cut off when the bearing sleeve 63 is inserted and removed between the sleeve housing 61 and the bearing sleeve 63, front-side O-rings 66 and 66 are arranged on the outer periphery on the front side of the bearing sleeve 63. Rear O-rings 67, 67 are arranged on the inner periphery of the rear side. As a result, when the bearing sleeve 63 slides on the inner periphery of the sleeve housing 61 by inserting or removing the subassembly 2, the sliding distance of each of the O-rings 66, 66, 67, 67 is minimized, and the O-ring is not cut. Since each O-ring 66, 66, 67, 67 does not pass through the step or hole that becomes a factor, the reliability of each O-ring 66, 66, 67, 67 can be remarkably improved.

また、各オーリング66,66,67,67は、前端側2本、後端側2本と多数のオーリングを使っている。これは、オーリング66,66,67,67の締め代による減衰効果によって、軸受スリーブ63の振動を減衰させることを目的としている。軸受スリーブ63は、スリーブハウジング61に対して隙間嵌めであるため、オーリングのような減衰要素がないと軸受スリーブ63が隙間の中で振動してしまい、その振動が大きければ、工作機械としての切削性能や精度を劣化させる他、スリーブハウジング61の内径または軸受スリーブ63の外径がフレッティング摩耗してしまう虞があるからである。フレッティング摩耗が発生すれば、さらに振動が増大したり、スライド不良を招いたりする他、その修理には主軸装置全体を交換しなければならなくなる。また、オーリングを複数用いることで拘束力が増大するため、軸受スリーブ63が回転方向に自由に回らなくなるので、クリープの防止も可能となり、嵌め合い面クリープ摩耗の防止にもなる。このように、複数のオーリングを用いることで更に一層の効果をあげることができる。   Each of the O-rings 66, 66, 67, 67 uses two O-rings, two on the front end side and two on the rear end side. This is intended to attenuate the vibration of the bearing sleeve 63 by a damping effect due to the tightening allowance of the O-rings 66, 66, 67, 67. Since the bearing sleeve 63 is a clearance fit with the sleeve housing 61, the bearing sleeve 63 vibrates in the gap without a damping element such as an O-ring. This is because the cutting performance and accuracy are deteriorated, and the inner diameter of the sleeve housing 61 or the outer diameter of the bearing sleeve 63 may be fretting worn. If fretting wear occurs, the vibration further increases and slide failure occurs, and the entire spindle device must be replaced for repair. Further, since the restraining force is increased by using a plurality of O-rings, the bearing sleeve 63 does not rotate freely in the rotation direction, so that it is possible to prevent creep and to prevent fitting surface creep wear. Thus, a further effect can be obtained by using a plurality of O-rings.

図12に示すように、第4例の変形例においては、軸受スリーブ63の後部側のみを小径の単一のオーリング72にしている。このようにすることにより、オーリングの数を減少させることができ、コンパクトにオーリングを配置できる。ただし、図11(a),(b)の方が、潤滑剤の圧力により軸受スリーブ63がアキシアル力を受けない点で優れている。   As shown in FIG. 12, in the modified example of the fourth example, only the rear side of the bearing sleeve 63 is a single O-ring 72 having a small diameter. By doing in this way, the number of O-rings can be reduced and an O-ring can be arranged compactly. However, FIGS. 11A and 11B are superior in that the bearing sleeve 63 does not receive an axial force due to the pressure of the lubricant.

尚、第1例,第2例,第3例,第4例に係る主軸装置は、前述した各実施の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。   Note that the spindle devices according to the first example, the second example, the third example, and the fourth example are not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately modified and improved.

例えば、マシンニングセンタに適用される他に、NC工作機械や、手動で送り動作を行う汎用工作機械等に適用しても良い。   For example, in addition to being applied to a machining center, the present invention may be applied to an NC machine tool, a general-purpose machine tool that manually performs a feed operation, or the like.

また、フロント側・リア側軸受は、アンギュラ玉軸受に限らず、深溝玉軸受や各種ころ軸受、等の転がり軸受であっても良い。   Further, the front side and rear side bearings are not limited to angular ball bearings, but may be rolling bearings such as deep groove ball bearings and various roller bearings.

図13〜図16は、請求の範囲第15項,第16項,第17項,第18項,第19項に対応する、本発明の実施の形態の第5例を示している。本例の特徴は、スリーブハウジング88と軸受スリーブ84との嵌合面にスリーブハウジング88と軸受スリーブ84との間をシールする弾性体94を備えると共に、弾性体94に圧力を負荷する流体を供給するように構成したことである。   FIGS. 13 to 16 show a fifth example of the embodiment of the invention corresponding to claims 15, 16, 17, 18, 19. A feature of this example is that an elastic body 94 that seals between the sleeve housing 88 and the bearing sleeve 84 is provided on a fitting surface between the sleeve housing 88 and the bearing sleeve 84, and a fluid that applies pressure to the elastic body 94 is supplied. It is configured to do so.

図13,図14に示すように、第5例の主軸装置80は、回転軸81と、フロント側軸受である一対の転がり軸受82,83と、軸受スリーブ84と、リア側軸受である一対の転がり軸受85,86と、フロントハウジング87と、スリーブハウジング88と、を備えている。スリーブハウジング88は、フロントハウジング87に固定されており、実質的にフロントハウジング87の一部として機能する。   As shown in FIGS. 13 and 14, the spindle device 80 of the fifth example includes a rotating shaft 81, a pair of rolling bearings 82 and 83 that are front side bearings, a bearing sleeve 84, and a pair of rear side bearings. Rolling bearings 85 and 86, a front housing 87, and a sleeve housing 88 are provided. The sleeve housing 88 is fixed to the front housing 87 and substantially functions as a part of the front housing 87.

一対の転がり軸受82,83は、外輪89,90がフロントハウジング87に固定されると共に内輪91,92が回転軸81の一端に嵌合・固定されてフロントハウジング87との相対位置が固定されたフロント側軸受となっており、回転軸81を回転自在に支持している。   The pair of rolling bearings 82, 83 has the outer rings 89, 90 fixed to the front housing 87 and the inner rings 91, 92 fitted and fixed to one end of the rotating shaft 81 to fix the relative position with the front housing 87. It is a front-side bearing and rotatably supports the rotating shaft 81.

軸受スリーブ84は、回転軸81の他端側に配設されたスリーブハウジング88の孔93に嵌合し、軸方向に移動可能に配設されている。軸受スリーブ84とスリーブハウジング88の内径面93との隙間Cは、スリーブ寸法、要求される剛性、回転軸81の回転に伴う発熱による熱膨張等を考慮して決められ、1〜200μmの範囲から適宜選択して設計される。隙間Cが小さ過ぎると、熱膨張によって軸受スリーブ84とスリーブハウジング88の内径面93とが接触する可能性がある。また、大き過ぎると、軸受スリーブ84の中心位置が不安定となる傾向がある。   The bearing sleeve 84 is fitted in a hole 93 of a sleeve housing 88 disposed on the other end side of the rotary shaft 81 and is disposed so as to be movable in the axial direction. The clearance C between the bearing sleeve 84 and the inner diameter surface 93 of the sleeve housing 88 is determined in consideration of the sleeve size, the required rigidity, the thermal expansion due to the heat generated by the rotation of the rotating shaft 81, and the like, from 1 to 200 μm. It is designed by selecting as appropriate. If the gap C is too small, the bearing sleeve 84 and the inner diameter surface 93 of the sleeve housing 88 may come into contact with each other due to thermal expansion. If it is too large, the center position of the bearing sleeve 84 tends to become unstable.

軸受スリーブ84とスリーブハウジング88の内径面93との嵌合面には、弾性体の一例であるオーリング94が両端部に2本ずつ、合計4本のオーリング94が配設されている。オーリング94は、複数本がまとめられて1つのセットを構成している。本例においては、2セットのオーリング94が軸受スリーブ84の外周面95の両端に配置されている。   On the fitting surface between the bearing sleeve 84 and the inner diameter surface 93 of the sleeve housing 88, two O-rings 94 as an example of an elastic body are provided at both ends, for a total of four O-rings 94. A plurality of O-rings 94 are combined to form one set. In this example, two sets of O-rings 94 are disposed at both ends of the outer peripheral surface 95 of the bearing sleeve 84.

すなわち、フロント側軸受82,83に近い側に配置された2本のオーリング94は、スリーブハウジング88の内径面93に設けられたオーリング溝96に装着される。また、フロント側軸受82,83から遠い側に配置された2本のオーリング94は、軸受スリーブ84の外周面95に設けられたオーリング溝97に装着されている。なお、本例の配置とは逆に、フロント側軸受82,83に近い側のスリーブ外周面にオーリング溝を設け、フロント側軸受から遠い側のスリーブハウジングにオーリング溝を設ける構成も可能である。また、スリーブ外周面のみにオーリング溝を設ける構成やスリーブハウジングのみにオーリング溝を設ける構成も可能である。   That is, the two O-rings 94 arranged on the side close to the front bearings 82 and 83 are mounted in the O-ring groove 96 provided on the inner diameter surface 93 of the sleeve housing 88. Further, the two O-rings 94 arranged on the side far from the front bearings 82 and 83 are mounted in an O-ring groove 97 provided on the outer peripheral surface 95 of the bearing sleeve 84. Contrary to the arrangement of this example, it is possible to provide an O-ring groove on the sleeve outer surface near the front bearings 82 and 83 and an O-ring groove on the sleeve housing far from the front bearing. is there. Also, a configuration in which an O-ring groove is provided only on the outer peripheral surface of the sleeve, or a configuration in which an O-ring groove is provided only on the sleeve housing is possible.

オーリング94の締め代は、オーリング94の使用標準値以下、且つ使用標準値の10%以上とするのがよく、例えば内径84.5mm、太さ2mmのオーリング94の場合の締め代は、0.05mm以上、0.5mm以下とするのがよい(使用標準値は通常オーリングメーカーより推奨値として提供されており、前記オーリング94は0.3〜0.6mmである)。なお、使用標準値は、オーリング等の弾性体の平均直径の15〜20%とする。好ましくは、0.2mm〜0.45mmとするのがよい。また、弾性体は、オーリング94に限定されるものではなく、シール性を有するゴムパッキンや金属製パッキンなどであってもよい。   The tightening allowance of the O-ring 94 should be equal to or less than the use standard value of the O-ring 94 and 10% or more of the use standard value. For example, the allowance for the O-ring 94 having an inner diameter of 84.5 mm and a thickness of 2 mm , 0.05 mm or more and 0.5 mm or less (usable standard value is usually provided as a recommended value by an O-ring manufacturer, and the O-ring 94 is 0.3 to 0.6 mm). The use standard value is 15 to 20% of the average diameter of an elastic body such as O-ring. Preferably, it is good to set it as 0.2 mm-0.45 mm. The elastic body is not limited to the O-ring 94, and may be a rubber packing or a metal packing having a sealing property.

ここで、オーリング94における締め代の上限値を使用標準値以下としたのは、これより大きくすると、軸受スリーブ84のスライド性が悪くなり、またオーリング94の変形量が大きくなってオーリング94の寿命が短くなる可能性がある。また、締め代の下限値を使用標準値の10%以上としたのは、これより小さくなるとオーリング94のシール性能が悪くなるからである。   Here, the upper limit of the tightening allowance in the O-ring 94 is set to be equal to or less than the standard value for use. The lifetime of 94 may be shortened. Moreover, the reason why the lower limit of the tightening margin is set to 10% or more of the use standard value is that the sealing performance of the O-ring 94 is deteriorated when the lower limit is set.

一対の転がり軸受85,86は、内輪97,98が回転軸81の他端に外嵌すると共に、外輪99,100が軸受スリーブ84に嵌合し、外輪押え101によって軸受スリーブ84に固定されており、軸受スリーブ84と共に回転軸81の軸方向に移動可能とされたリア側軸受となっている。そして、フロント側軸受82,83と共働して回転軸81を回動自在に支持している。予圧ばね102は、スリーブハウジング88と外輪押え101との間に装着されており、外輪押え101を介して軸受スリーブ84を後方に引っ張って転がり軸受85,86及び転がり軸受82,83に予圧をかけている。なお、定圧予圧の場合、定位置予圧で予圧ばねのない場合もある。   In the pair of rolling bearings 85 and 86, inner rings 97 and 98 are fitted on the other end of the rotating shaft 81, and outer rings 99 and 100 are fitted on the bearing sleeve 84, and are fixed to the bearing sleeve 84 by the outer ring presser 101. Thus, it is a rear-side bearing that is movable in the axial direction of the rotary shaft 81 together with the bearing sleeve 84. The rotary shaft 81 is rotatably supported in cooperation with the front side bearings 82 and 83. The preload spring 102 is mounted between the sleeve housing 88 and the outer ring presser 101, and pulls the bearing sleeve 84 rearward via the outer ring presser 101 to preload the rolling bearings 85 and 86 and the rolling bearings 82 and 83. ing. In the case of constant pressure preload, there may be a fixed position preload and no preload spring.

スリーブハウジング88には、夫々の一対のオーリング94の間に流体供給口103が開口する流体供給路104が設けられており、該流体供給路104は、主軸装置80の外部に配設された圧縮流体供給装置(図示せず)に接続されて、該圧縮流体供給装置から圧縮流体を供給されて一対のオーリング94の間に圧縮流体を供給するようになっている。圧縮流体供給装置は、例えばコンプレッサであり、流体は、例えば空気である。   The sleeve housing 88 is provided with a fluid supply path 104 in which a fluid supply port 103 opens between each pair of O-rings 94. The fluid supply path 104 is disposed outside the spindle device 80. It is connected to a compressed fluid supply device (not shown) and is supplied with compressed fluid from the compressed fluid supply device to supply compressed fluid between the pair of O-rings 94. The compressed fluid supply device is, for example, a compressor, and the fluid is, for example, air.

次に、本例の作用を説明する。主軸装置80は、図13及び図14に示すように、回転軸81が高速回転すると、発生する摩擦熱などによって温度が上昇する。これによって、回転軸81は軸方向に伸びるが、リア側軸受である一対の転がり軸受85,86が軸受スリーブ84と共に軸方向(図1において右方向)に移動して熱による回転軸81の伸びを吸収する。同時に、軸受スリーブ84は熱膨張して外径が大きくなってスリーブハウジング88との隙間Cが小さくなるので、熱膨張を予め予測して隙間Cが、例えば10μm程度に設定されている。隙間Cが大きいと、ラジアル剛性が低下するが、実際には軸受スリーブ84とスリーブハウジング88との間に複数本のオーリング94が締め代分、潰された状態で配設されているので、オーリング94によってラジアル剛性が高められ、回転軸81の振動が抑制されている。   Next, the operation of this example will be described. As shown in FIGS. 13 and 14, the spindle device 80 rises in temperature due to frictional heat and the like generated when the rotary shaft 81 rotates at a high speed. As a result, the rotating shaft 81 extends in the axial direction, but the pair of rolling bearings 85 and 86, which are the rear bearings, move together with the bearing sleeve 84 in the axial direction (rightward in FIG. 1). To absorb. At the same time, since the bearing sleeve 84 is thermally expanded to increase the outer diameter and the gap C with the sleeve housing 88 is reduced, the thermal expansion is predicted in advance, and the gap C is set to about 10 μm, for example. When the gap C is large, the radial rigidity is lowered, but actually, a plurality of O-rings 94 are disposed between the bearing sleeve 84 and the sleeve housing 88 in a state of being crushed by the tightening margin. The O-ring 94 increases the radial rigidity, and the vibration of the rotating shaft 81 is suppressed.

図15に示すように、流体供給路104を介して圧縮流体供給装置であるコンプレッサから圧縮空気を矢印A方向に圧送し、一対のオーリング94の間に供給すると、オーリング溝97に嵌合して装着されている一対のオーリング94は、互いに離れる方向に押圧されて潰れる(圧縮量c)。これによって、一対のオーリング94の剛性が更に高くなり、軸受スリーブ84のラジアル剛性及びアキシアル減衰性が高くなる。一対のオーリング94の剛性は、圧縮空気の圧力を調整してオーリング94の潰し量を調整することによって、任意の剛性を得ることができる。また、両方のオーリング94に作用する圧力は、どちらのオーリング94にも均一に作用するので、その潰し量も均一とすることができ、両方のオーリング94の剛性のバランスを維持したまま高めることができる。   As shown in FIG. 15, when compressed air is pumped in the direction of arrow A from a compressor which is a compressed fluid supply device via a fluid supply path 104 and is supplied between a pair of O-rings 94, it fits in an O-ring groove 97. Thus, the pair of O-rings 94 attached to each other are crushed by being pressed away from each other (compression amount c). Thereby, the rigidity of the pair of O-rings 94 is further increased, and the radial rigidity and the axial damping performance of the bearing sleeve 84 are increased. The rigidity of the pair of O-rings 94 can be obtained by adjusting the pressure of the compressed air to adjust the crushing amount of the O-ring 94. Further, since the pressure acting on both O-rings 94 acts uniformly on both O-rings 94, the amount of crushing can be made uniform, and the rigidity balance of both O-rings 94 is maintained. Can be increased.

次に、試験装置110(一例として要部を図16に示す)を用いて行った剛性の測定結果について説明する。   Next, a description will be given of the measurement results of rigidity performed using the test apparatus 110 (an essential part is shown in FIG. 16 as an example).

試験装置110は、実機の主軸装置80と同一寸法、外径85mmとしたダミー軸受スリーブ111に、内径85mmとしたダミースリーブハウジング112を嵌合隙間150μmを持たせて嵌合して配置されている。ダミースリーブハウジング112のフロント側軸受側(図16において左側)には2本のオーリング溝96が設けられ、ダミー軸受スリーブ111のリア側軸受側(図16において右側)には、同様に2本のオーリング溝97が平行に設けられており、夫々のオーリング溝97,96に内径84.5mm、太さ2mmのオーリング94が装着されている。また、ダミースリーブハウジング112の外周面113には、電気マイクロメータのピックアップが取り付けられており、ダミースリーブハウジング112の外周面113の半径方向変位量(ダミースリーブハウジング112の中心の変位量でもある)を電気マイクロメータ114で検出できるようになっている。   The test apparatus 110 is disposed by fitting a dummy sleeve housing 112 having an inner diameter of 85 mm to a dummy bearing sleeve 111 having the same dimensions and an outer diameter of 85 mm as the actual spindle apparatus 80 with a fitting clearance of 150 μm. . Two O-ring grooves 96 are provided on the front bearing side (left side in FIG. 16) of the dummy sleeve housing 112, and two on the rear bearing side (right side in FIG. 16) of the dummy bearing sleeve 111. O-ring grooves 97 are provided in parallel, and O-rings 94 having an inner diameter of 84.5 mm and a thickness of 2 mm are attached to the respective O-ring grooves 97 and 96. Further, an electric micrometer pickup is attached to the outer peripheral surface 113 of the dummy sleeve housing 112, and the radial displacement amount of the outer peripheral surface 113 of the dummy sleeve housing 112 (also the displacement amount at the center of the dummy sleeve housing 112). Can be detected by the electric micrometer 114.

このように構成された試験装置110に、エアシリンダ(図示せず)によってダミースリーブハウジング112の外周面を矢印B方向に押圧して荷重を付与した。   A load was applied to the test apparatus 110 configured in this manner by pressing the outer peripheral surface of the dummy sleeve housing 112 in the direction of arrow B with an air cylinder (not shown).

上述した以外の各試験条件は以下のようである。
オーリングの素材:A) ニトリルゴム
:B) フッ素ゴム
オーリングの締め代:A) 0.300mm
:B) 0.275mm
:C) 0.250mm
圧縮空気の圧力:A) 0 MPa
:B) 0.49MPa
エアシリンダによるオーリング2個の負荷荷重:A) 50N
:B) 100N
試験方法: オーリングの素材、オーリングの締め代、圧縮空気の圧力、エアシリンダによる荷重、の各条件をランダムに変更して試験し、その時のダミースリーブハウジング112の外周面113の変位量(中心の変位量)を電気マイクロメータ114で測定した。夫々の測定は、5回ずつ測定して、その平均値を測定結果とした。
Test conditions other than those described above are as follows.
O-ring material: A) Nitrile rubber
: B) Fluoro rubber O-ring tightening margin: A)
: B) 0.275mm
: C) 0.250 mm
Pressure of compressed air: A) 0 MPa
: B) 0.49 MPa
Load load of two O-rings by air cylinder: A) 50N
: B) 100N
Test method: Testing was performed by randomly changing the conditions of the O-ring material, the O-ring tightening margin, the compressed air pressure, and the load by the air cylinder, and the displacement amount of the outer peripheral surface 113 of the dummy sleeve housing 112 at that time ( The center displacement) was measured with an electric micrometer 114. Each measurement was performed five times, and the average value was taken as the measurement result.

(試験結果)
圧縮空気の圧力を0MPaとしたとき(つまり圧縮空気の供給がないとき)のオーリング剛性の測定結果を、エアシリンダでダミースリーブハウジング112に負荷した荷重と、中心の変位量との比として表1に示す。なお、単位は、N/μmであり数値が大きいほどラジアル剛性が大きいことを示している。
(Test results)
A measurement result of the O-ring stiffness when the pressure of the compressed air is 0 MPa (that is, when no compressed air is supplied) is expressed as a ratio between the load applied to the dummy sleeve housing 112 by the air cylinder and the displacement amount of the center. It is shown in 1. The unit is N / μm, and the larger the value, the greater the radial rigidity.

Figure 2007245344
Figure 2007245344

圧縮空気の圧力を0.49MPaとしたときのオーリング剛性の測定結果を、エアシリンダでダミースリーブハウジング112に負荷した荷重と、中心の変位量の比として表2に示す。なお、単位は、N/μmであり数値が大きいほどラジアル剛性が大きいことを示している。   Table 2 shows the measurement result of the O-ring rigidity when the pressure of the compressed air is 0.49 MPa as a ratio between the load applied to the dummy sleeve housing 112 by the air cylinder and the center displacement amount. The unit is N / μm, and the larger the value, the greater the radial rigidity.

Figure 2007245344
Figure 2007245344

また、締め代0.250mmに設定したフッ素ゴム製オーリング94をランダムな装着順で装着してダミースリーブハウジング112の中心位置のずれを5回測定した。そのばらつき(最大値−最小値)を表3に示す。   Further, the fluororubber O-ring 94 set at a tightening margin of 0.250 mm was mounted in a random mounting order, and the deviation of the center position of the dummy sleeve housing 112 was measured five times. The variation (maximum value-minimum value) is shown in Table 3.

Figure 2007245344
Figure 2007245344

表1から分かるように、オーリング94に圧縮空気を供給しない場合、オーリング94の締め代の大きい方が、ラジアル剛性が高い。また、締め代の変化量に対するラジアル剛性の変化量は、ニトリルゴム製オーリングよりフッ素ゴム製オーリングのほうが大きい。   As can be seen from Table 1, when compressed air is not supplied to the O-ring 94, the larger the tightening allowance of the O-ring 94, the higher the radial rigidity. In addition, the amount of change in radial stiffness relative to the amount of change in the tightening allowance is greater for fluororubber O-rings than for nitrile rubber O-rings.

表1及び表2から、オーリング94に圧縮空気を供給することによって、ラジアル剛性を高められることが分かる。これは、圧縮空気によってオーリング94が潰され(図15参照)、オーリング94自身の剛性が高くなったことによる。また、締め代が小さい方が圧縮空気供給によるラジアル剛性の変化量が大きい。更に、圧縮空気供給によるラジアル剛性の変化量は、フッ素ゴム製オーリングの方がニトリルゴム製オーリングより大きくなっている。   From Tables 1 and 2, it can be seen that radial rigidity can be increased by supplying compressed air to the O-ring 94. This is because the O-ring 94 is crushed by the compressed air (see FIG. 15), and the rigidity of the O-ring 94 itself is increased. In addition, the smaller the tightening margin, the larger the amount of change in radial rigidity due to the supply of compressed air. Furthermore, the amount of change in radial stiffness due to the supply of compressed air is greater for fluororubber O-rings than for nitrile rubber O-rings.

表3から分かるように、ダミースリーブハウジング112の中心位置のずれ量のばらつきは、圧縮空気を供給しない場合は56μmであるのに対して、圧縮空気を供給すると22μmと小さくなっており、圧縮空気を供給することによって、オーリング94の形状や姿勢が安定することが分かる。   As can be seen from Table 3, the variation in the deviation amount of the center position of the dummy sleeve housing 112 is 56 μm when the compressed air is not supplied, whereas it is as small as 22 μm when the compressed air is supplied. It can be seen that the shape and posture of the O-ring 94 are stabilized by supplying the.

以上の試験結果から、フロントハウジング87と軸受スリーブ84の間に、複数のオーリング94を配設すると共に、オーリング94間に圧縮空気を供給することによって、ラジアル剛性を高めることができ、且つ圧縮空気の圧力を調整することにより、ラジアル剛性を任意の硬さに調整できることが理解できる。   From the above test results, by arranging a plurality of O-rings 94 between the front housing 87 and the bearing sleeve 84 and supplying compressed air between the O-rings 94, the radial rigidity can be increased, and It can be understood that the radial rigidity can be adjusted to an arbitrary hardness by adjusting the pressure of the compressed air.

尚、第5例に係る主軸装置は、前述した各実施の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 spindle device according to the fifth example is not limited to each of the above-described embodiments, and appropriate modifications and improvements can be made.

例えば、マシンニングセンタに適用される他に、NC工作機械や、手動で送り動作を行う汎用工作機械等に適用しても良い。   For example, in addition to being applied to a machining center, the present invention may be applied to an NC machine tool, a general-purpose machine tool that manually performs a feed operation, or the like.

また、フロント側・リア側軸受は、アンギュラ玉軸受に限らず、深溝玉軸受や各種ころ軸受、等の転がり軸受であっても良い。   Further, the front side and rear side bearings are not limited to angular ball bearings, but may be rolling bearings such as deep groove ball bearings and various roller bearings.

図17及び図18は、請求の範囲第20項に対応する、本発明の実施の形態の第6例を示している。本例の特徴は、回転軸121と、フロント側軸受122,122と、フロントハウジング125と、ビルトインモータ126のロータ127及びステータ128と、リア側軸受130と、リアハウジング145と、外筒132と、から構成された主軸カートリッジ133が、主軸頭131に対して一体的に分解可能且つ組付可能であることである。   17 and 18 show a sixth example of an embodiment of the present invention corresponding to claim 20. The feature of this example is that the rotary shaft 121, the front side bearings 122, 122, the front housing 125, the rotor 127 and the stator 128 of the built-in motor 126, the rear side bearing 130, the rear housing 145, the outer cylinder 132, , The spindle cartridge 133 can be integrally disassembled and assembled with the spindle head 131.

図17,図18に示すように、第6例の工作機械120は、回転自在な回転軸121と、内輪123,123に回転軸121の前端が内嵌されたフロント側軸受122,122と、フロント側軸受122,122の外輪124,124が内嵌されたフロントハウジング125と、ビルトインモータ126のロータ127と、ビルトインモータ126のステータ128と、内輪129に回転軸121の後端が内嵌されたリア側軸受130と、主軸頭131に内嵌される外筒132と、から構成された主軸カートリッジ(主軸装置)133を備え、主軸カートリッジ133が、主軸頭131に対して一体的に分解可能且つ組付可能である。   As shown in FIGS. 17 and 18, the machine tool 120 of the sixth example includes a rotatable rotating shaft 121, front bearings 122 and 122 in which the front ends of the rotating shaft 121 are fitted in inner rings 123 and 123, The rear end of the rotary shaft 121 is fitted into the front housing 125 in which the outer rings 124 of the front side bearings 122, 122 are fitted, the rotor 127 of the built-in motor 126, the stator 128 of the built-in motor 126, and the inner ring 129. A spindle cartridge (spindle device) 133 comprising a rear-side bearing 130 and an outer cylinder 132 fitted into the spindle head 131 is provided. The spindle cartridge 133 can be disassembled integrally with the spindle head 131. And it can be assembled.

そして、主軸頭131が、主軸カートリッジ把持部134を軸方向に有し、主軸カートリッジ133が、当該主軸カートリッジ把持部134に挿入されている。また、主軸カートリッジ133が主軸頭131に挿入されるために必要な長さよりも、回転軸121の軸方向と平行な送り軸方向への移動量の方が長く設定されている。   The spindle head 131 has a spindle cartridge gripping portion 134 in the axial direction, and the spindle cartridge 133 is inserted into the spindle cartridge gripping portion 134. Further, the amount of movement in the feed axis direction parallel to the axial direction of the rotary shaft 121 is set to be longer than the length necessary for the spindle cartridge 133 to be inserted into the spindle head 131.

工作機械120は、立形マシンニングセンタであって、ベッド135にコラム136が立設固定されており、ベッド135上に配されたY軸案内レール137に支持されながら、ワークテーブル138がコラム136に対して進退する、回転軸121の軸方向と直交する送り軸方向であるY軸方向に移動する。コラム136の上端部には、X軸案内レール139が配られており、このX軸案内レール139に支持されながら、サドル140がコラム136に対する横方向(図17中の前後方向)に、回転軸121の軸方向と直交する送り軸方向であるX軸方向に移動する。サドル140の先端部には、Z軸案内レール141が配されており、このZ軸案内レール141に支持されながら、主軸頭131が回転軸121の軸方向と平行な送り軸方向であるZ軸方向に、ワークテーブル138に対して進退移動する。   The machine tool 120 is a vertical machining center, and a column 136 is fixed upright on a bed 135, and a work table 138 is supported by a Y-axis guide rail 137 disposed on the bed 135 while the work table 138 is column 136. Move in the Y-axis direction, which is the feed axis direction orthogonal to the axial direction of the rotating shaft 121. An X-axis guide rail 139 is disposed at the upper end portion of the column 136. While being supported by the X-axis guide rail 139, the saddle 140 rotates in the lateral direction with respect to the column 136 (the front-rear direction in FIG. 17). It moves in the X-axis direction, which is the feed axis direction orthogonal to the 121 axial direction. A Z-axis guide rail 141 is disposed at the tip of the saddle 140, and the Z-axis is a feed axis direction in which the spindle head 131 is parallel to the axial direction of the rotary shaft 121 while being supported by the Z-axis guide rail 141. In the direction, it moves forward and backward with respect to the work table 138.

主軸カートリッジ133は、回転軸121と、フロント側軸受122と、フロントハウジング125と、ビルトインモータ126を構成するロータ127と、同じくビルトインモータ126を構成するステータ128と、リア側軸受130と、リアハウジング145と、外筒132と、から構成されている。   The main shaft cartridge 133 includes a rotary shaft 121, a front side bearing 122, a front housing 125, a rotor 127 that constitutes the built-in motor 126, a stator 128 that also constitutes the built-in motor 126, a rear side bearing 130, and a rear housing. 145 and the outer cylinder 132.

回転軸121は、ステータ128の内周部に非接触にしてロータ127を有する。ロータ127は、ステータ128が発生した回転磁界により、回転軸121を回転させる。回転軸121は、内装されたドローバ(不図示)を介して工具ホルダ(不図示)に連結される。   The rotating shaft 121 has a rotor 127 that is not in contact with the inner periphery of the stator 128. The rotor 127 rotates the rotating shaft 121 by the rotating magnetic field generated by the stator 128. The rotating shaft 121 is connected to a tool holder (not shown) via an internally drawn bar (not shown).

外筒132は、円筒形状に形成されており、内周面にステータ128が固定されている。ステータ128は、モータ電力ケーブル(不図示)を通じて与えられた電流により、内周側に回転磁界を発生する。   The outer cylinder 132 is formed in a cylindrical shape, and a stator 128 is fixed to the inner peripheral surface. The stator 128 generates a rotating magnetic field on the inner peripheral side by a current supplied through a motor power cable (not shown).

フロントハウジング125は、円筒形状に形成されており、外筒132の前端部に固定されている。   The front housing 125 is formed in a cylindrical shape, and is fixed to the front end portion of the outer cylinder 132.

リアハウジング145は、円筒形状に形成されており、外筒132の後端部に固定されている。リアハウジング142には、ドローバを押圧するために進退移動するロータリージョイント(不図示)を内装したピストン機構のツールアンクランプシリンダ143が結合されている。   The rear housing 145 is formed in a cylindrical shape, and is fixed to the rear end portion of the outer cylinder 132. Coupled to the rear housing 142 is a tool unclamping cylinder 143 of a piston mechanism having a rotary joint (not shown) that moves forward and backward to press the drawbar.

フロント側軸受122,122は、複列のアンギュラ玉軸受であって、内輪123,123に回転軸121の前端部がそれぞれ内嵌されており、外輪124,124がフロントハウジング125にそれぞれ内嵌されている。   The front bearings 122 and 122 are double-row angular ball bearings. The front ends of the rotary shaft 121 are fitted in the inner rings 123 and 123, respectively, and the outer rings 124 and 124 are fitted in the front housing 125, respectively. ing.

リア側軸受130は、単列のアンギュラ玉軸受であって、内輪129に回転軸121の後端部が内嵌されており、外輪144がリアハウジング142に内嵌されている。   The rear side bearing 130 is a single row angular contact ball bearing, and the rear end portion of the rotating shaft 121 is fitted in the inner ring 129 and the outer ring 144 is fitted in the rear housing 142.

本例の工作機械120によれば、主軸カートリッジ133が主軸頭131に挿入されるために必要な長さよりも、回転軸121の軸方向と平行な送り軸方向への移動量の方が長く設定されている。これにより、回転軸121の軸方向と平行な送り軸方向であるZ軸移動量の方が、主軸カートリッジ133が主軸頭131に挿入されるために必要な長さよりも長いために、Z軸送りを利用して抜き取りを容易に行うことができる。   According to the machine tool 120 of this example, the movement amount in the feed axis direction parallel to the axial direction of the rotary shaft 121 is set longer than the length necessary for the spindle cartridge 133 to be inserted into the spindle head 131. Has been. As a result, the Z-axis movement amount, which is the feed axis direction parallel to the axial direction of the rotary shaft 121, is longer than the length required for the spindle cartridge 133 to be inserted into the spindle head 131. It can be easily extracted using.

図19〜図23は、請求の範囲第21項に対応する、本発明の実施の形態の第7例を示している。本例の特徴は、回転軸121と、フロント側軸受122と、フロントハウジング125と、ビルトインモータ126のロータ127と、リア側軸受130と、軸受スリーブ142と、から構成された半組立体である主軸サブカートリッジ151が、主軸頭131に対して一体的に分解可能且つ組付可能である。また、主軸サブカートリッジ151が主軸頭131に挿入されるために必要な長さよりも、回転軸121の軸方向と平行な送り軸方向への移動量の方が長く設定されていることである。その他の構成は第1例と同じであるから、同一部材には同一符号を付して詳細な説明は省略する。   FIGS. 19 to 23 show a seventh example of the embodiment of the invention corresponding to the twenty-first aspect of the claims. The feature of this example is a semi-assembly including a rotating shaft 121, a front side bearing 122, a front housing 125, a rotor 127 of a built-in motor 126, a rear side bearing 130, and a bearing sleeve 142. The spindle sub-cartridge 151 can be disassembled and assembled integrally with the spindle head 131. In addition, the amount of movement in the feed axis direction parallel to the axial direction of the rotary shaft 121 is set to be longer than the length necessary for inserting the spindle sub-cartridge 151 into the spindle head 131. Since other configurations are the same as those in the first example, the same members are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.

図19に示すように、第7例の工作機械150は、回転自在な回転軸121と、内輪123に回転軸121の前端が内嵌されたフロント側軸受122と、フロント側軸受122の外輪124が内嵌されたフロントハウジング125と、ビルトインモータ126のロータ127と、内輪144に回転軸121の後端が内嵌されたリア側軸受130と、リア側軸受130の外輪144が内嵌された軸受スリーブ142と、から構成された半組立体である主軸サブカートリッジ151を備え、主軸サブカートリッジ151が、主軸頭131に対して一体的に分解可能且つ組付可能である。また、主軸サブカートリッジ151が主軸頭131に挿入されるために必要な長さよりも、回転軸121の軸方向と平行な送り軸方向への移動量の方が長く設定されている。   As shown in FIG. 19, the machine tool 150 of the seventh example includes a rotatable rotating shaft 121, a front bearing 122 in which a front end of the rotating shaft 121 is fitted in an inner ring 123, and an outer ring 124 of the front bearing 122. Are fitted in the front housing 125, the rotor 127 of the built-in motor 126, the rear bearing 130 in which the rear end of the rotating shaft 121 is fitted in the inner ring 144, and the outer ring 144 of the rear bearing 130. A spindle sub-cartridge 151, which is a subassembly composed of a bearing sleeve 142, is provided, and the spindle sub-cartridge 151 can be disassembled and assembled integrally with the spindle head 131. Further, the amount of movement in the feed axis direction parallel to the axial direction of the rotary shaft 121 is set to be longer than the length necessary for the spindle sub cartridge 151 to be inserted into the spindle head 131.

立形マシンニングセンタの工作機械の場合、Z軸案内レール141に支持されながらZ軸方向に移動する主軸頭131のZ軸移動量L3が長くなると、必然的に機械高さH1 が高くなる。機械高さH1は、道路運搬時の高さ、機械搬入・搬出時の工場入口・出口部の高さ、設置場所の天井高さの制限を受ける。このため、機械高さH1はできるだけ低い方が望ましい。そこで、工作機械150では、半組立体である主軸サブカートリッジ151を主軸頭131から完全に引き抜くために必要な長さL4は主軸カートリッジ133(図17参照)を引き抜くために必要な長さL1より小さいため、Z軸移動量L3を短くでき、結果的に、機械高さH1を低くできる。   In the case of a machine tool of a vertical machining center, if the Z-axis movement amount L3 of the spindle head 131 that moves in the Z-axis direction while being supported by the Z-axis guide rail 141 becomes longer, the machine height H1 inevitably increases. The machine height H1 is restricted by the height during road transportation, the height of the factory entrance / exit when carrying in / out the machine, and the ceiling height of the installation location. For this reason, it is desirable that the machine height H1 is as low as possible. Therefore, in the machine tool 150, the length L4 required for completely pulling out the spindle sub-cartridge 151 as a semi-assembly from the spindle head 131 is longer than the length L1 required for pulling out the spindle cartridge 133 (see FIG. 17). Since it is small, the Z-axis movement amount L3 can be shortened, and as a result, the machine height H1 can be lowered.

図20に示すように、主軸サブカートリッジ151は、ステータ128の内径φD1よりも、軸受スリーブ142の外径φD2の方が小さい。そして、主軸サブカートリッジ151は、軸受スリーブ142が、この軸受スリーブ142を内嵌しているスリーブハウジング152に対して、図20中下方へ軸方向に自由に移動できる。これにより、半組立体である主軸サブカートリッジ151は外筒132と締結しているボルト(不図示)を取外すだけで、フロントハウジング125を先にして外筒132から一体的にして引き抜くことができるとともに、スリーブハウジング152に配されている、冷却油供給ホース153,油圧供給ホース154,モータ動力ケーブル155の切り離し作業をすることなく、主軸頭131に対し一体的に分解、組み付けが可能であり、それによって、交換時間を短縮することができる。   As shown in FIG. 20, in the spindle sub-cartridge 151, the outer diameter φD2 of the bearing sleeve 142 is smaller than the inner diameter φD1 of the stator 128. In the spindle sub-cartridge 151, the bearing sleeve 142 can freely move in the axial direction downward in FIG. 20 with respect to the sleeve housing 152 in which the bearing sleeve 142 is fitted. As a result, the spindle sub-cartridge 151 that is a semi-assembly can be pulled out integrally from the outer cylinder 132 with the front housing 125 first by simply removing the bolt (not shown) fastened to the outer cylinder 132. At the same time, it is possible to integrally disassemble and assemble the spindle head 131 without disconnecting the cooling oil supply hose 153, the hydraulic supply hose 154, and the motor power cable 155 disposed in the sleeve housing 152. Thereby, the exchange time can be shortened.

次に、図21〜図23を参照して、第7例の工作機械150における主軸サブカートリッジ151の取り外し手順を説明する。   Next, with reference to FIGS. 21 to 23, a procedure for removing the spindle sub-cartridge 151 in the machine tool 150 of the seventh example will be described.

図21に示すように、まず、Z軸送りを利用して主軸頭131を最下位置A1まで下降させる。そこで、フロントハウジング125の外筒132への固定を解除する。   As shown in FIG. 21, first, the spindle head 131 is lowered to the lowest position A1 using Z-axis feed. Therefore, the fixing of the front housing 125 to the outer cylinder 132 is released.

図22に示すように、Z軸送りを利用して主軸頭131を最上位置A2まで上昇させる。主軸頭131は、ステータ128を有する外筒132,スリーブハウジング152といっしょに上昇するため、半組立体である主軸サブカートリッジ151のみが残され、この主軸サブカートリッジ151を一体的に取外すことができる。   As shown in FIG. 22, the spindle head 131 is raised to the uppermost position A2 using Z-axis feed. Since the spindle head 131 rises together with the outer cylinder 132 having the stator 128 and the sleeve housing 152, only the spindle sub-cartridge 151 which is a subassembly remains, and the spindle sub-cartridge 151 can be removed integrally. .

図23に示すように、主軸頭131の外筒132に対する締結を解除することにより、残りの、ステータ128を有する外筒132,スリーブハウジング152等の部品を取外すことができる。このとき、残りの、ステータ128を有する外筒132,スリーブハウジング152等の部品を一体的に取り出すためには、残りの部品の全長L5よりも、主軸頭131の下面からワークテーブル137の上面までの距離L6の方が長くなければならないが、主軸サブカートリッジ151が予め分解済みのために、L5<L6の関係を構成するのが容易である。それにより、Z軸移動量L3を短くでき、機械高さH1を低くすることができる。   As shown in FIG. 23, by releasing the fastening of the spindle head 131 to the outer cylinder 132, the remaining components such as the outer cylinder 132 having the stator 128 and the sleeve housing 152 can be removed. At this time, in order to take out the remaining components such as the outer cylinder 132 having the stator 128 and the sleeve housing 152 integrally, the lower surface of the spindle head 131 to the upper surface of the work table 137 rather than the total length L5 of the remaining components. However, since the spindle sub-cartridge 151 has been disassembled in advance, it is easy to configure the relationship L5 <L6. Thereby, the Z-axis movement amount L3 can be shortened, and the machine height H1 can be lowered.

本例の工作機械150によれば、回転軸121と、フロント側軸受122と、フロントハウジング125と、ロータ127と、リア側軸受130と、軸受スリーブ142と、から主軸サブカートリッジ151が構成され、この主軸サブカートリッジ151が、主軸頭131に対して一体的に分解可能且つ組付可能に配される。従って、工作機械150全体を分解することなく、点検・修理・交換が必要な、半組立体である主軸サブカートリッジ151を主軸頭131から単体で取り外して分解・組み付けを行うことができる。   According to the machine tool 150 of this example, the main shaft sub-cartridge 151 is constituted by the rotary shaft 121, the front side bearing 122, the front housing 125, the rotor 127, the rear side bearing 130, and the bearing sleeve 142, The spindle sub-cartridge 151 is arranged so as to be disassembled and assembled integrally with the spindle head 131. Therefore, the spindle sub-cartridge 151 that is a subassembly that requires inspection, repair, and replacement can be detached from the spindle head 131 and disassembled and assembled without disassembling the entire machine tool 150.

図24は、請求の範囲第22項に対応する、本発明の実施の形態の第8例を示している。本例の特徴は、主軸カートリッジ133が、単体で一体的に分解且つ一体的に組付可能である。また、主軸頭161が、主軸カートリッジ133を収容する主軸カートリッジ把持部134を有し、主軸カートリッジ把持部134が、少なくとも半分に分割する位置で分割して分解可能であることである。その他の構成は第1例と同じであるから、同一部材には同一符号を付して詳細な説明は省略する。   FIG. 24 shows an eighth example of the embodiment of the present invention corresponding to the twenty-second aspect of the claims. The feature of this example is that the main spindle cartridge 133 can be disassembled and assembled as a single unit. Further, the spindle head 161 has a spindle cartridge gripping part 134 that accommodates the spindle cartridge 133, and the spindle cartridge gripping part 134 can be divided and disassembled at a position that is divided at least in half. Since other configurations are the same as those in the first example, the same members are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.

図24に示すように、第8例の工作機械160は、主軸カートリッジ133が、単体で一体的に分解且つ一体的に組付可能である。また、主軸頭161が、主軸カートリッジ133を収容する主軸カートリッジ把持部134を有する。また、主軸頭161の主軸カートリッジ把持部134が、少なくとも半分に分割する位置で分割して分解可能である。   As shown in FIG. 24, in the machine tool 160 of the eighth example, the spindle cartridge 133 can be integrally disassembled and assembled as a single unit. Further, the spindle head 161 has a spindle cartridge gripping part 134 that accommodates the spindle cartridge 133. Further, the spindle cartridge gripping portion 134 of the spindle head 161 can be divided and disassembled at a position where it is divided at least in half.

工作機械160は、主軸頭161が、回転軸中心線162の部分で分割された第1主軸頭部163,第2主軸頭部164を有し、両主軸頭部163,164がボルト165によって締結されている。そして、主軸カートリッジ133が、フランジ部166を介して、一体化した第1主軸頭部163,第2主軸頭部164の両方にボルト167によって締結されている。   The machine tool 160 has a first spindle head 163 and a second spindle head 164 in which a spindle head 161 is divided by a portion of a rotation axis center line 162, and both spindle heads 163 and 164 are fastened by bolts 165. Has been. The spindle cartridge 133 is fastened to the integrated first spindle head 163 and the second spindle head 164 by bolts 167 via the flange portion 166.

工作機械160では、主軸カートリッジ133を交換するときに、ボルト165を取り外して第1主軸頭部163を第2主軸頭部164から取り外すことにより、Z軸ストロークの長さに関係なく、主軸カートリッジ133を単体で一体的に取り外すことができ、その作業を容易に行うことができる。ここで、第2主軸頭部164は人が持つことのできる質量に設定されている。   In the machine tool 160, when the spindle cartridge 133 is replaced, the spindle cartridge 133 is removed regardless of the length of the Z-axis stroke by removing the bolt 165 and removing the first spindle head 163 from the second spindle head 164. Can be removed as a single unit, and the operation can be easily performed. Here, the second spindle head 164 is set to a mass that a person can have.

尚、第6例,第7例,第8例に係る工作機械は、前述した各実施の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 machine tools according to the sixth example, the seventh example, and the eighth example are not limited to the above-described embodiments, and appropriate modifications, improvements, and the like are possible.

例えば、マシンニングセンタに適用される他に、NC工作機械や、手動で送り動作を行う汎用工作機械等に適用しても良い。   For example, in addition to being applied to a machining center, the present invention may be applied to an NC machine tool, a general-purpose machine tool that manually performs a feed operation, or the like.

また、フロント側・リア側軸受は、アンギュラ玉軸受に限らず、深溝玉軸受や各種ころ軸受、等の転がり軸受であっても良い。   Further, the front side and rear side bearings are not limited to angular ball bearings, but may be rolling bearings such as deep groove ball bearings and various roller bearings.

図25〜図29は、請求の範囲第23項,第24項,第25項,第26項,第28項に対応する、本発明の実施の形態の第9例を示している。本例の特徴は、外筒181と、主軸頭183と、回転軸184と、フロント側軸受186,186と、リア側軸受188と、フロントハウジング191と、スリーブハウジング193と、ツールアンクランプシリンダ194と、を備え、回転軸184と、フロント側軸受186と、リア側軸受188と、フロントハウジング191と、スリーブハウジング193と、が一体的に組み付けられて半組立体である主軸サブカートリッジ195をなして、主軸サブカートリッジ195と、外筒181と、ツールアンクランプシリンダ194と、が三分割で構成され、半組立体である主軸サブカートリッジ195が、外筒181から抜き取り可能としたことである。   25 to 29 show a ninth example of the embodiment of the invention corresponding to claims 23, 24, 25, 26, and 28. The features of this example are an outer cylinder 181, a spindle head 183, a rotary shaft 184, front side bearings 186, 186, a rear side bearing 188, a front housing 191, a sleeve housing 193, and a tool unclamping cylinder 194. And a rotating shaft 184, a front side bearing 186, a rear side bearing 188, a front housing 191, and a sleeve housing 193 are integrally assembled to form a main shaft sub cartridge 195 that is a semi-assembly. Thus, the spindle sub-cartridge 195, the outer cylinder 181 and the tool unclamp cylinder 194 are divided into three parts, and the spindle sub-cartridge 195, which is a semi-assembly, can be extracted from the outer cylinder 181.

図25に示すように、第9例の主軸装置180は、ステータ182を有する外筒181と、外筒181が内嵌された主軸頭183と、ステータ182の内側に配されたロータ185を有する回転自在な回転軸184と、内輪187,187に回転軸184の一端が内嵌されたフロント側軸受186,186と、内輪189に回転軸184の他端が内嵌されたリア側軸受188と、フロント側軸受186,186の外輪190,190が内嵌され、外筒181の一端に装着されたフロントハウジング191と、リア側軸受188の外輪192が内嵌され、外筒181の他端に内嵌されたスリーブハウジング193と、外筒181の一端に固定されたツールアンクランプシリンダ194と、を備え、ロータ185を有する回転軸184と、フロント側軸受186と、リア側軸受188と、フロントハウジング191と、スリーブハウジング193と、が一体的に組み付けられて主軸サブカートリッジ195をなして、当該主軸サブカートリッジ195と、外筒181と、ツールアンクランプシリンダ194と、が三分割で構成され、主軸サブカートリッジ195が、外筒181から抜き取り可能である。   As shown in FIG. 25, the spindle device 180 of the ninth example includes an outer cylinder 181 having a stator 182, a spindle head 183 in which the outer cylinder 181 is fitted, and a rotor 185 disposed inside the stator 182. A rotatable rotating shaft 184, front bearings 186 and 186 in which one end of the rotating shaft 184 is fitted in the inner rings 187 and 187, and a rear bearing 188 in which the other end of the rotating shaft 184 is fitted in the inner ring 189. The outer rings 190, 190 of the front side bearings 186, 186 are internally fitted, and the front housing 191 attached to one end of the outer cylinder 181 and the outer ring 192 of the rear side bearing 188 are internally fitted, and the other end of the outer cylinder 181 is fitted. A rotary shaft 184 having a rotor 185, a sleeve housing 193 fitted inside, and a tool unclamp cylinder 194 fixed to one end of the outer cylinder 181; A side bearing 186, a rear side bearing 188, a front housing 191 and a sleeve housing 193 are integrally assembled to form a main shaft sub-cartridge 195, and the main shaft sub-cartridge 195, outer cylinder 181 The clamp cylinder 194 is divided into three parts, and the main shaft sub cartridge 195 can be extracted from the outer cylinder 181.

また、ツールアンクランプシリンダ194が、外筒181から抜き取り可能であり、主軸サブカートリッジ195が抜き取られた外筒181と、ツールアンクランプシリンダ194と、の組体(第1組体)(図28に示す)196が、主軸頭183から抜き取り可能である。   In addition, the tool unclamp cylinder 194 can be removed from the outer cylinder 181, and an assembly (first assembly) of the outer cylinder 181 from which the spindle sub-cartridge 195 has been extracted and the tool unclamp cylinder 194 (FIG. 28). 196) can be extracted from the spindle head 183.

また、主軸サブカートリッジ195と、外筒181と、ツールアンクランプシリンダ194と、の組体(第2組体)(図29に示す)197が、主軸頭183から抜き取り可能であり、回転軸184の回転を検出するセンサ(回転センサ)198を、回転軸184と、外筒181と、の間に配している。   An assembly (second assembly) 197 (shown in FIG. 29) of the spindle sub-cartridge 195, the outer cylinder 181 and the tool unclamp cylinder 194 can be removed from the spindle head 183, and the rotating shaft 184 A sensor (rotation sensor) 198 that detects the rotation of the rotation axis 184 is disposed between the rotation shaft 184 and the outer cylinder 181.

外筒181は、円筒形状に形成されており、図25中下方である一端部がフロントハウジング固定部199になっている。また、外筒181は、図25中上方である他端部にスリーブハウジング固定部200が形成されている。スリーブハウジング固定部200には、電線挿通部201が形成されている。外筒181の内周面には、ステータ182が固定されている。ステータ182は、電源配線202から与えられた電流により、内周側に回転磁界を発生する。   The outer cylinder 181 is formed in a cylindrical shape, and one end part at the lower side in FIG. 25 is a front housing fixing part 199. Further, the outer cylinder 181 is formed with a sleeve housing fixing portion 200 at the other end which is the upper side in FIG. An electric wire insertion portion 201 is formed in the sleeve housing fixing portion 200. A stator 182 is fixed to the inner peripheral surface of the outer cylinder 181. The stator 182 generates a rotating magnetic field on the inner peripheral side by a current supplied from the power supply wiring 202.

主軸頭183は、外筒181を着脱可能に把持しており、例えば横形マシンニングセンタの場合、ベッドに立設固定されたコラムのY軸案内レールに沿って上下移動する。   The spindle head 183 detachably holds the outer cylinder 181. For example, in the case of a horizontal machining center, the spindle head 183 moves up and down along a Y-axis guide rail of a column that is erected and fixed to a bed.

回転軸184は、ステータ182の内周部に非接触にしてロータ185を有する。ロータ185は、ステータ182が発生した回転磁界により、回転軸184を回転させる。回転軸184は、内装されたドローバ203を介して工具ホルダ(不図示)に連結される。   The rotating shaft 184 has a rotor 185 that is not in contact with the inner peripheral portion of the stator 182. The rotor 185 rotates the rotating shaft 184 by the rotating magnetic field generated by the stator 182. The rotary shaft 184 is connected to a tool holder (not shown) via an internally drawn bar 203.

フロント側軸受186,186は、複列のアンギュラ玉軸受であって、内輪187,187に回転軸184の一端部がそれぞれ内嵌されており、外輪190,190がフロントハウジング191にそれぞれ内嵌されている。   The front-side bearings 186 and 186 are double-row angular ball bearings. One end portions of the rotary shaft 184 are fitted in the inner rings 187 and 187, respectively, and the outer rings 190 and 190 are fitted in the front housing 191, respectively. ing.

フロントハウジング191は、円筒形状に形成されており、外筒181の端部に外筒内嵌部204が形成されている。また、フロントハウジング191は、外周部に外周部材205が外嵌されており、この外周部材205との間に、円周方向に凹溝状をなす流体流路206が複数形成されている。流体流路206は、ツールアンクランプシリンダ194に装着された冷却油供給ホース207に連通接続される。   The front housing 191 is formed in a cylindrical shape, and an outer cylinder fitting portion 204 is formed at the end of the outer cylinder 181. The front housing 191 has an outer peripheral member 205 fitted on the outer peripheral portion, and a plurality of fluid flow paths 206 having a groove shape in the circumferential direction are formed between the outer peripheral member 205 and the front housing 191. The fluid flow path 206 is connected in communication with a cooling oil supply hose 207 attached to the tool unclamp cylinder 194.

リア側軸受188は、単列のアンギュラ玉軸受であって、内輪189に回転軸184の他端部が内嵌されており、外輪192がスリーブハウジング193に内嵌されている。   The rear bearing 188 is a single-row angular contact ball bearing, and the other end of the rotating shaft 184 is fitted in the inner ring 189 and the outer ring 192 is fitted in the sleeve housing 193.

スリーブハウジング193は、円筒形状に形成されており、外筒181のスリーブハウジング固定部200に内嵌されている。   The sleeve housing 193 is formed in a cylindrical shape, and is fitted into the sleeve housing fixing part 200 of the outer cylinder 181.

そして、回転軸184の他端部に回転センサ198が配されている。回転センサ198は、回転軸184の他端部に固定された回転体208と、この回転体208の外周に近接して外筒181に固定された電気信号発生器209と、からなる。電気信号発生器209は、回転軸184とともに回転体208が回転することにより、回転体208から与えられた磁気を電気的に変換して、例えばパルス状の回転信号を発生する。発生した回転信号は、センサ信号線(不図示)や送信機(不図示)により制御装置(不図示)に転送されて監視される。   A rotation sensor 198 is disposed at the other end of the rotation shaft 184. The rotation sensor 198 includes a rotating body 208 fixed to the other end of the rotating shaft 184 and an electric signal generator 209 fixed to the outer cylinder 181 in the vicinity of the outer periphery of the rotating body 208. The electric signal generator 209 electrically converts the magnetism applied from the rotating body 208 when the rotating body 208 rotates together with the rotating shaft 184, and generates, for example, a pulsed rotation signal. The generated rotation signal is transferred and monitored by a sensor signal line (not shown) or a transmitter (not shown) to a control device (not shown).

ツールアンクランプシリンダ194は、外筒181の一端部に着脱可能に固定されており、ドローバ203を押圧するために進退移動するピストン210を内装している。また、ツールアンクランプシリンダ194には、電源配線202がプラグ211を介して装着されているとともに、冷却油供給ホース207がねじ固定されている。冷却油供給ホース207は、このツールアンクランプシリンダ194内と、外筒181内と、を通じてフロントハウジング191の流体流路206に連通接続されている。   The tool unclamp cylinder 194 is detachably fixed to one end portion of the outer cylinder 181 and includes a piston 210 that moves forward and backward to press the draw bar 203. The tool unclamping cylinder 194 is provided with a power supply wiring 202 via a plug 211 and a cooling oil supply hose 207 is screwed thereto. The cooling oil supply hose 207 is connected to the fluid flow path 206 of the front housing 191 through the tool unclamp cylinder 194 and the outer cylinder 181.

このような主軸装置180では、ロータ185を有する回転軸184と、フロント側軸受186と、リア側軸受188と、フロントハウジング191と、スリーブハウジング193と、回転センサ198の回転体208とが、一体的に組み付けられて主軸サブカートリッジ195をなしており、主軸サブカートリッジ195と、外筒181と、ツールアンクランプシリンダ194と、が三分割で構成されている。   In such a main shaft device 180, the rotating shaft 184 having the rotor 185, the front side bearing 186, the rear side bearing 188, the front housing 191, the sleeve housing 193, and the rotating body 208 of the rotation sensor 198 are integrated. The main shaft sub cartridge 195, the outer cylinder 181 and the tool unclamp cylinder 194 are divided into three parts.

図26に示すように、主軸装置180は、ロータ185の外径D1、スリーブハウジング193の外径D2、回転センサ198の回転体208の外径D3、のいずれもが、ステータ182の内径D4よりも小さく設定されている。そのため、フロントハウジング191を先にして、主軸サブカートリッジ195を外筒181から引き抜くことができる。これにより、主軸サブカートリッジ195を構成する、ロータ185を有する回転軸184と、フロント側軸受186と、リア側軸受188と、フロントハウジング191と、スリーブハウジング193と、回転センサ198の回転体208と、に点検、修理、交換等のメンテナンスが必要になった時に、主軸サブカートリッジ195へのメンテナンス作業を簡単に行うことができる。   As shown in FIG. 26, the spindle device 180 includes an outer diameter D 1 of the rotor 185, an outer diameter D 2 of the sleeve housing 193, and an outer diameter D 3 of the rotating body 208 of the rotation sensor 198, all from the inner diameter D 4 of the stator 182. Is set too small. Therefore, the spindle sub cartridge 195 can be pulled out from the outer cylinder 181 with the front housing 191 first. Thereby, the rotating shaft 184 having the rotor 185, the front side bearing 186, the rear side bearing 188, the front housing 191, the sleeve housing 193, and the rotating body 208 of the rotation sensor 198 constituting the main shaft sub cartridge 195 are provided. When maintenance such as inspection, repair, or replacement is required, the maintenance work for the spindle sub-cartridge 195 can be easily performed.

図27に示すように、主軸装置180は、ツールアンクランプシリンダ194が、外筒181の端部に着脱可能に固定されている。そのため、ツールアンクランプシリンダ194のみを外筒181から簡単に抜き取ることができるので、ツールアンクランプシリンダ194に配されている、ロータリージョイント212、電源配線202のプラグ211、冷却油供給ホース207に、点検、修理、交換等のメンテナンスが必要になった時に、それらに対するメンテナンス作業を簡単に行うことができる。更に、ツールアンクランプシリンダ194を取り外すことにより、回転センサ198の電気信号発生器209における点検、修理、交換等のメンテナンス作業も簡単に行うことができる。   As shown in FIG. 27, in the spindle device 180, a tool unclamp cylinder 194 is detachably fixed to an end portion of the outer cylinder 181. Therefore, since only the tool unclamp cylinder 194 can be easily extracted from the outer cylinder 181, the rotary joint 212, the plug 211 of the power supply wiring 202, and the cooling oil supply hose 207, which are arranged in the tool unclamp cylinder 194, When maintenance such as inspection, repair, and replacement becomes necessary, the maintenance work can be easily performed. Further, by removing the tool unclamping cylinder 194, maintenance work such as inspection, repair, and replacement in the electric signal generator 209 of the rotation sensor 198 can be easily performed.

図28に示すように、主軸装置180は、外筒181が、主軸頭183に着脱可能に把持されているために、主軸サブカートリッジ195が抜き取られた外筒181と、ツールアンクランプシリンダ194と、からなる第1組体196を主軸頭183から抜き取ることができる。それにより、外筒181に、点検、修理、交換等のメンテナンスが必要になった時に、外筒181に対するメンテナンス作業を簡単に行うことができる。   As shown in FIG. 28, since the outer cylinder 181 is detachably gripped by the spindle head 183, the spindle device 180 includes an outer cylinder 181 from which the spindle sub-cartridge 195 has been removed, a tool unclamp cylinder 194, , The first assembly 196 can be extracted from the spindle head 183. As a result, when the outer cylinder 181 needs maintenance such as inspection, repair, and replacement, the maintenance work for the outer cylinder 181 can be easily performed.

図29に示すように、主軸装置180は、外筒181が、主軸頭183に着脱可能に把持されているために、主軸サブカートリッジ195と、外筒181と、ツールアンクランプシリンダ194と、からなる第2組体197を主軸頭183から抜き取ることができる。それにより、主軸サブカートリッジ195と、外筒181と、ツールアンクランプシリンダ194と、からなる第2組体197に、点検、修理、交換等のメンテナンスが必要になった時に、第2組体197に対するメンテナンス作業を簡単に行うことができる。   As shown in FIG. 29, the spindle device 180 includes a spindle sub cartridge 195, an outer cylinder 181 and a tool unclamp cylinder 194 because the outer cylinder 181 is detachably held by the spindle head 183. The second assembly 197 can be extracted from the spindle head 183. As a result, when the second assembly 197 including the spindle sub-cartridge 195, the outer cylinder 181 and the tool unclamp cylinder 194 needs to be inspected, repaired, replaced, etc., the second assembly 197 is required. Maintenance work can be easily performed.

第9例の主軸装置180によれば、ロータ185を有する回転軸184と、フロント側軸受186と、リア側軸受188と、フロントハウジング191と、スリーブハウジング193と、が一体的に組み付けられて主軸サブカートリッジ195をなし、主軸サブカートリッジ195と、外筒181と、ツールアンクランプシリンダ194と、が三分割で構成され、主軸サブカートリッジ195を、外筒181から抜き取ることができる。従って、主軸サブカートリッジ195を構成する、ロータ185を有する回転軸184、フロント側軸受186、リア側軸受188、フロントハウジング191、スリーブハウジング193を外筒181から一体的に抜き取れるために、主軸装置180全体を分解することなく、点検・修理・交換が必要な、回転軸184、フロント側軸受186、リア側軸受188のみを簡単に取り外すことができる。   According to the spindle device 180 of the ninth example, the rotary shaft 184 having the rotor 185, the front side bearing 186, the rear side bearing 188, the front housing 191 and the sleeve housing 193 are integrally assembled to form the main shaft. The main cartridge sub cartridge 195, the outer cylinder 181 and the tool unclamp cylinder 194 are divided into three parts, and the main spindle sub cartridge 195 can be extracted from the outer cylinder 181. Accordingly, in order to integrally remove the rotary shaft 184 having the rotor 185, the front bearing 186, the rear bearing 188, the front housing 191, and the sleeve housing 193 constituting the main shaft sub cartridge 195, the main shaft device Without disassembling the entire 180, only the rotating shaft 184, the front side bearing 186, and the rear side bearing 188 that require inspection, repair, and replacement can be easily removed.

また、第9例の主軸装置180によれば、ツールアンクランプシリンダ194が、外筒181から抜き取り可能である。これにより、主軸装置180全体を分解することなく、点検・修理・交換が必要な、ツールアンクランプシリンダ194のみを簡単に取り外すことができる。   Further, according to the spindle device 180 of the ninth example, the tool unclamp cylinder 194 can be extracted from the outer cylinder 181. Thereby, it is possible to easily remove only the tool unclamp cylinder 194 that needs to be inspected, repaired, or replaced without disassembling the entire spindle device 180.

また、第9例の主軸装置180によれば、主軸サブカートリッジ195が抜き取られた外筒181と、ツールアンクランプシリンダ194と、の第1組体196が、主軸頭183から抜き取り可能である。これにより、主軸装置180全体を分解することなく、点検・修理・交換が必要な、主軸サブカートリッジ195に加えて、外筒181と、ツールアンクランプシリンダ194と、の第1組体196を主軸頭183から簡単に取り外すことができる。   Further, according to the spindle device 180 of the ninth example, the first assembly 196 of the outer cylinder 181 from which the spindle sub-cartridge 195 is extracted and the tool unclamp cylinder 194 can be extracted from the spindle head 183. As a result, in addition to the spindle sub-cartridge 195 that requires inspection, repair, and replacement without disassembling the entire spindle device 180, the first assembly 196 of the outer cylinder 181 and the tool unclamp cylinder 194 is changed to the spindle. It can be easily removed from the head 183.

また、第9例の主軸装置180によれば、主軸サブカートリッジ195と、外筒181と、ツールアンクランプシリンダ194と、の第2組体197が、主軸頭183から抜き取り可能である。これにより、主軸装置180全体を分解することなく、点検・修理・交換が必要な、主軸サブカートリッジ195と、外筒181と、ツールアンクランプシリンダ194と、の第2組体197を主軸頭183から簡単に取り外すことができる。   Further, according to the spindle device 180 of the ninth example, the second assembly 197 of the spindle sub-cartridge 195, the outer cylinder 181 and the tool unclamp cylinder 194 can be extracted from the spindle head 183. As a result, the second assembly 197 of the spindle sub-cartridge 195, the outer cylinder 181 and the tool unclamp cylinder 194, which needs to be inspected, repaired and replaced without disassembling the entire spindle device 180, is connected to the spindle head 183. Can be easily removed.

図30は、請求の範囲第23項,第27項に対応する、本発明の実施の形態の第10例を示している。本例の特徴は、ツールアンクランプシリンダ194に、各種流体配管、各種電源ケーブルを配したカプラ221を着脱自在に取付けたことである。その他の構成は第1例と同じであるから、同一部材には同一符号を付して詳細な説明は省略する。   FIG. 30 shows a tenth example of the embodiment of the present invention corresponding to the 23rd and 27th claims. The feature of this example is that a coupler 221 provided with various fluid pipes and various power cables is detachably attached to the tool unclamp cylinder 194. Since other configurations are the same as those in the first example, the same members are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.

図30に示すように、第10例の主軸装置220は、主軸カートリッジ方式を採用しており、ツールアンクランプシリンダ194に、各種流体配管、各種電源ケーブルを配したカプラ221が着脱自在に取付けられている。   As shown in FIG. 30, the spindle device 220 of the tenth example employs a spindle cartridge system, and a coupler 221 having various fluid pipings and various power cables is detachably attached to a tool unclamping cylinder 194. ing.

ここで、主軸カートリッジ222に必要な油空圧管としては、冷却油供給管路、油圧供給管路、切削液供給管路、エアパージ供給管路、テーパクリーニングエア供給管路などがある。また、主軸カートリッジ222に必要な電線としては、モータ動力ケーブル、モータ回転センサケーブル、検出スイッチケーブル等がある。そして、主軸カートリッジ222を主軸頭183から分解、または組み付けるときは、これら多くの流体配管と電源ケーブルを切り離す必要があり、作業時間がかかる。そこで、主軸装置220では、各種流体配管および各種電源ケーブルの、主軸カートリッジ222と接続される部分を一体にしたカプラ221を用いている。   Here, examples of the hydraulic / pneumatic pipe necessary for the spindle cartridge 222 include a cooling oil supply pipe, a hydraulic supply pipe, a cutting fluid supply pipe, an air purge supply pipe, and a taper cleaning air supply pipe. Further, as electric wires necessary for the spindle cartridge 222, there are a motor power cable, a motor rotation sensor cable, a detection switch cable, and the like. When disassembling or assembling the spindle cartridge 222 from the spindle head 183, it is necessary to disconnect many of these fluid pipes and power cables, which takes work time. In view of this, the spindle device 220 uses a coupler 221 in which the parts connected to the spindle cartridge 222 of various fluid pipes and various power cables are integrated.

カプラ221は、外筒181の外周部に形成された流体流路223およびフロントハウジング191の流体流路206に冷却油を供給する冷却油供給ホース207、ツールアンクランプシリンダ194に油圧を供給する油圧供給ホース224、電源配線202が、プラグ225に接続されている。そして、外筒181の他端部に結合されていてリア側軸受188の外輪192が内嵌されたスリーブハウジング226にソケット227が固定されている。プラグ225とソケット227とは、爪228により固定されており、爪228は、押し付けるだけで互いに締結される。外すときは引っ掛かりを開放して引き抜くようになっている。   The coupler 221 includes a fluid flow path 223 formed on the outer peripheral portion of the outer cylinder 181, a cooling oil supply hose 207 that supplies cooling oil to the fluid flow path 206 of the front housing 191, and a hydraulic pressure that supplies hydraulic pressure to the tool unclamp cylinder 194. Supply hose 224 and power supply wiring 202 are connected to plug 225. A socket 227 is fixed to a sleeve housing 226 that is coupled to the other end of the outer cylinder 181 and in which the outer ring 192 of the rear side bearing 188 is fitted. The plug 225 and the socket 227 are fixed by a claw 228, and the claw 228 is fastened to each other only by pressing. When removing it, the hook is released and pulled out.

また、プラグ225とソケット227との油空圧管路にはシール229が配されており、油や空気が漏れ出すことはない。このとき、カプラ221の油圧管路に着脱動作により開閉するバルブを内蔵すれば、カプラ221を外すときに油漏れがなく作業性がよい。また、カプラ221には電線カプラ230が配されており、電線カプラ230はカプラ221の着脱動作と同時に着脱される。このような構造は、切削液供給管路、エアパージ供給管路、テーパクリーニングエア供給管路、モータ回転センサケーブル、検出スイッチケーブルなどに適用しても良い。   Further, a seal 229 is disposed on the hydraulic / pneumatic conduit between the plug 225 and the socket 227, so that oil and air do not leak out. At this time, if a valve that opens and closes by the attaching / detaching operation is built in the hydraulic line of the coupler 221, there is no oil leakage when the coupler 221 is removed, and the workability is good. The coupler 221 is provided with a wire coupler 230, and the wire coupler 230 is attached / detached simultaneously with the attaching / detaching operation of the coupler 221. Such a structure may be applied to a cutting fluid supply line, an air purge supply line, a taper cleaning air supply line, a motor rotation sensor cable, a detection switch cable, and the like.

このようにすることにより、主軸カートリッジ222を主軸頭183から分解、または組み付けるときに、冷却油供給ホース207や油圧供給ホース224等の多くの油空圧管と、電源配線202と、を工具無しに一度で切り離すことができ、作業時間が短縮できる。また、カプラ221に各種流体配管207,224の開閉弁や電源カプラ230を配することにより、点検・修理・交換時に、各種流体配管207,224を閉塞し、電源配線202を取外してから作業を行えば、流体の漏洩や電源配線の絡まり、等を防止して作業を行うことができる。このとき、カプラ221の代わりに、例えば2〜3本のボトル締結としても良く、そうすることにより、作業性を大きく損なうことなく、構造をシンプルにできる。更に、このようなカプラ221を有する構造を主軸サブカートリッジ方式に適用すると、フロント側軸受186またはリア側軸受188の交換のときには、主軸サブカートリッジ195(図25参照)を取り出すことで交換時間を短縮でき、ステータ182の交換のときには、カプラ221を外して主軸カートリッジ全体を短時間で交換することができる。   By doing so, when disassembling or assembling the spindle cartridge 222 from the spindle head 183, many hydraulic / pneumatic pipes such as the cooling oil supply hose 207 and the hydraulic supply hose 224, and the power supply wiring 202 are removed without tools. It can be disconnected at a time, reducing work time. In addition, by providing on / off valves and power couplers 230 for the various fluid pipes 207 and 224 in the coupler 221, the various fluid pipes 207 and 224 are closed during inspection, repair, and replacement, and work is performed after removing the power supply wiring 202. If it does, work can be performed while preventing fluid leakage and entanglement of power supply wiring. At this time, instead of the coupler 221, for example, two or three bottles may be fastened, and by doing so, the structure can be simplified without greatly degrading the workability. Furthermore, when such a structure having the coupler 221 is applied to the main spindle sub-cartridge system, the replacement time can be shortened by taking out the main spindle sub-cartridge 195 (see FIG. 25) when replacing the front bearing 186 or the rear bearing 188. The stator 182 can be replaced by removing the coupler 221 and replacing the entire spindle cartridge in a short time.

尚、第9例,第10例に係る主軸装置は、前述した各実施の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 spindle devices according to the ninth and tenth examples are not limited to the above-described embodiments, and appropriate modifications and improvements can be made.

例えば、マシンニングセンタに適用される他に、NC工作機械や、手動で送り動作を行う汎用工作機械等に適用しても良い。   For example, in addition to being applied to a machining center, the present invention may be applied to an NC machine tool, a general-purpose machine tool that manually performs a feed operation, or the like.

また、フロント側・リア側軸受は、アンギュラ玉軸受に限らず、深溝玉軸受や各種ころ軸受、等の転がり軸受であっても良い。   Further, the front side and rear side bearings are not limited to angular ball bearings, but may be rolling bearings such as deep groove ball bearings and various roller bearings.

本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。   Although the present invention has been described in detail and with reference to specific embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention.

本出願は、2003年04月07日出願の日本特許出願(特願2003−103219)、2003年12月17日出願の日本特許出願(特願2003−419854)、2003年03月31日出願の日本特許出願(特願2003−096503)、2004年01月05日出願の日本特許出願(特願2004−000261)、2003年11月14日出願の日本特許出願(特願2003−384703)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。   The present application is a Japanese patent application filed on April 07, 2003 (Japanese Patent Application No. 2003-103219), a Japanese patent application filed on December 17, 2003 (Japanese Patent Application No. 2003-419854), and an application filed on March 31, 2003. Based on Japanese patent application (Japanese Patent Application No. 2003-096503), Japanese patent application filed on January 05, 2004 (Japanese Patent Application No. 2004-000261), Japanese patent application filed on November 14, 2003 (Japanese Patent Application No. 2003-384703) The contents of which are incorporated herein by reference.

図1は、本発明の実施の形態の第1例を示す縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first example of an embodiment of the present invention. 図2は、第1例における半組立体を示す縦断面図である。FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the semi-assembly in the first example. 図3は、第1例におけるリアカバーを示す正面図である。FIG. 3 is a front view showing the rear cover in the first example. 図4は、本発明の実施の形態の第2例を示す縦断面図である。FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a second example of the embodiment of the present invention. 図5は、第2例の半組立体を示す縦断面図である。FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a semi-assembly of the second example. 図6は、第2例の工具アンクランプ状態での縦断面図である。FIG. 6 is a longitudinal sectional view of the second example in a tool unclamped state. 図7は、第2例の自動工具交換装置機との組付け図である。FIG. 7 is an assembly diagram of the automatic tool changer machine of the second example. 図8は、本発明の実施の形態の第3例の半組立体を示す縦断面図である。FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a semi-assembly of the third example of the embodiment of the present invention. 図9は、第3例の半組立体の外筒への挿入状態を示す縦断面図である。FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing a state in which the semi-assembly of the third example is inserted into the outer cylinder. 図10は、第3例における軸受の寸法及び面圧の特性図である。FIG. 10 is a characteristic diagram of bearing dimensions and surface pressure in the third example. 図11(a)は、本発明の実施の形態の第4例における軸受スリーブの正面図、図11(b)は、(a)の縦断面図である。FIG. 11 (a) is a front view of a bearing sleeve in the fourth example of the embodiment of the present invention, and FIG. 11 (b) is a longitudinal sectional view of (a). 図12は、第4例の変形例を示す要部縦断面図である。FIG. 12 is a longitudinal sectional view of an essential part showing a modification of the fourth example. 図13は、本発明の実施の形態の第5例の縦断面図である。FIG. 13 is a longitudinal sectional view of a fifth example of the embodiment of the present invention. 図14は、第5例のスリーブ部の拡大縦断面図である。FIG. 14 is an enlarged longitudinal sectional view of the sleeve portion of the fifth example. 図15は、第5例において供給される流体の圧力によって弾性体が変形する状態を示す要部拡大断面図である。FIG. 15 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a state where the elastic body is deformed by the pressure of the fluid supplied in the fifth example. 図16は、第5例のスリーブ部の各種特性を測定するための試験装置の要部縦断面図である。FIG. 16 is a longitudinal sectional view of a main part of a test apparatus for measuring various characteristics of the sleeve portion of the fifth example. 図17は、本発明の実施の形態の第6例を示す側面図である。FIG. 17 is a side view showing a sixth example of the embodiment of the present invention. 図18は、第6例に用いる主軸カートリッジの断面図である。FIG. 18 is a cross-sectional view of the spindle cartridge used in the sixth example. 図19は、本発明の実施の形態の第7 例を示す側面図である。FIG. 19 is a side view showing a seventh example of the embodiment of the present invention. 図20は、第7例の主軸サブカートリッジの断面図である。FIG. 20 is a sectional view of the spindle sub-cartridge of the seventh example. 図21は、第7例における主軸サブカートリッジの取り外し手順を示す説明図である。FIG. 21 is an explanatory diagram showing a procedure for removing the spindle sub-cartridge in the seventh example. 図22は、第7例における主軸サブカートリッジの取り外し手順を示す説明図である。FIG. 22 is an explanatory diagram showing a procedure for removing the spindle sub-cartridge in the seventh example. 図23は、第7例における主軸サブカートリッジの取り外し手順を示す説明図である。FIG. 23 is an explanatory diagram showing a procedure for removing the spindle sub-cartridge in the seventh example. 図24は、本発明の実施の形態の第8例を示す側面図である。FIG. 24 is a side view showing an eighth example of the embodiment of the present invention. 図25は、本発明の実施の形態の第9例を示す断面図である。FIG. 25 is a sectional view showing a ninth example of the embodiment of the present invention. 図26は、第9例における主軸サブカートリッジを外筒から抜き取った状態の断面図である。FIG. 26 is a cross-sectional view of the ninth example with the main spindle sub-cartridge extracted from the outer cylinder. 図27は、第9例におけるツールアンクランプシリンダを外筒から抜き取った状態の断面図である。FIG. 27 is a cross-sectional view of a state in which the tool unclamp cylinder in the ninth example is extracted from the outer cylinder. 図28は、第9例における主軸サブカートリッジが抜き取られた外筒とツールアンクランプシリンダとの組体を主軸頭から抜き取った状態の断面図である。FIG. 28 is a cross-sectional view of a state in which the assembly of the outer cylinder from which the spindle sub-cartridge has been extracted and the tool unclamp cylinder in the ninth example are extracted from the spindle head. 図29は、第9例における主軸サブカートリッジと外筒とツールアンクランプシリンダとの組体を主軸頭から抜き取った状態の断面図である。FIG. 29 is a cross-sectional view showing a state in which the assembly of the spindle sub-cartridge, the outer cylinder, and the tool unclamp cylinder in the ninth example is extracted from the spindle head. 図30は、本発明の実施の形態の第10例を示す断面図である。FIG. 30 is a sectional view showing a tenth example of the embodiment of the present invention. 図31は、従来の主軸装置の縦断面図である。FIG. 31 is a longitudinal sectional view of a conventional spindle device.

符号の説明Explanation of symbols

1 主軸装置
2 半組立体
3 外筒
4 ステータ
5 スリーブハウジング
6 回転軸
7 ロータ
8 フロントハウジング
9 リアカバー
11 軸受スリーブ
12 フロント側軸受
13 リア側軸受
14 ピストン機構
30 主軸装置
31 内径部品
32 ばね
33 内径部品側調整部品(調整部品)
34 ピストン
39 取付け基準面
40 主軸装置
50 主軸装置
60 主軸装置
61 スリーブハウジング
62 潤滑剤供給入口(潤滑剤供給経路)
63 軸受スリーブ
64 円周溝
65 径方向穴(潤滑剤供給経路)
66 前側オーリング(オーリング)
67 後側オーリング(オーリング)
71 潤滑剤排出穴
72 オーリング
80 主軸装置
81 回転軸
82 フロント側軸受
83 フロント側軸受
84 軸受スリーブ
85 リア側軸受
86 リア側軸受
87 フロントハウジング
88 スリーブハウジング
89 外輪
90 外輪
91 内輪
92 内輪
94 オーリング(弾性体)
97 内輪
98 内輪
99 外輪
100 外輪
120 工作機械
121 回転軸
122 フロント側軸受
123 内輪
124 外輪
125 フロントハウジング
126 ビルトインモータ
127 ロータ
128 ステータ
129 内輪
130 リア側軸受
131 主軸頭
132 外筒
133 主軸カートリッジ(主軸装置)
134 主軸カートリッジ把持部
142 軸受スリーブ
145 リアハウジング
150 工作機械
151 主軸サブカートリッジ
160 工作機械
161 主軸頭
180 主軸装置
181 外筒
182 ステータ
183 主軸頭
184 回転軸
185 ロータ
186 フロント側軸受
187 内輪
188 リア側軸受
189 内輪
190 外輪
191 フロントハウジング
192 外輪
193 スリーブハウジング
194 ツールアンクランプシリンダ
195 主軸サブカートリッジ
196 第1組体(組体)
197 第2組体(組体)
198 回転センサ(センサ)
207 冷却油供給ホース(各種流体配管)
220 主軸装置
221 カプラ
222 主軸カートリッジ
224 油圧供給ホース(各種流体配管)
226 スリーブハウジング
230 電源カプラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main shaft apparatus 2 Subassembly 3 Outer cylinder 4 Stator 5 Sleeve housing 6 Rotating shaft 7 Rotor 8 Front housing 9 Rear cover 11 Bearing sleeve 12 Front side bearing 13 Rear side bearing 14 Piston mechanism 30 Main shaft apparatus 31 Inner diameter part 32 Spring 33 Inner diameter part Side adjustment parts (adjustment parts)
34 Piston 39 Reference mounting surface 40 Spindle device 50 Spindle device 60 Spindle device 61 Sleeve housing 62 Lubricant supply inlet (lubricant supply path)
63 Bearing sleeve 64 Circumferential groove 65 Radial hole (lubricant supply path)
66 Front O-ring (O-ring)
67 Rear O-ring (O-ring)
71 Lubricant discharge hole 72 O-ring 80 Main shaft device 81 Rotating shaft 82 Front-side bearing 83 Front-side bearing 84 Bearing sleeve 85 Rear-side bearing 86 Rear-side bearing 87 Front housing 88 Sleeve housing 89 Outer ring 90 Outer ring 91 Inner ring 92 Inner ring 94 O-ring (Elastic body)
97 Inner ring 98 Inner ring 99 Outer ring 100 Outer ring 120 Machine tool 121 Rotating shaft 122 Front side bearing 123 Inner ring 124 Outer ring 125 Front housing 126 Built-in motor 127 Rotor 128 Stator 129 Inner ring 130 Rear side bearing 131 Main shaft 132 Outer cylinder 133 Main shaft cartridge (Main shaft device) )
134 Spindle cartridge gripping part 142 Bearing sleeve 145 Rear housing 150 Machine tool 151 Spindle sub-cartridge 160 Machine tool 161 Spindle head 180 Spindle device 181 Outer cylinder 182 Stator 183 Spindle head 184 Rotating shaft 185 Rotor 186 Front side bearing 187 Inner ring 188 Rear side bearing 189 Inner ring 190 Outer ring 191 Front housing 192 Outer ring 193 Sleeve housing 194 Tool unclamp cylinder 195 Main shaft sub-cartridge 196 First assembly (assembly)
197 Second assembly (assembly)
198 Rotation sensor (sensor)
207 Cooling oil supply hose (various fluid piping)
220 Spindle device 221 Coupler 222 Spindle cartridge 224 Hydraulic supply hose (various fluid piping)
226 Sleeve housing 230 Power coupler

Claims (16)

ステータを有する外筒と、
ロータを有する回転自在な回転軸と、
外輪がフロントハウジングに固定されると共に内輪が前記回転軸の一端に外嵌するフロント側軸受と、
前記回転軸の他端側に配設され前記外筒に嵌合して前記回転軸の軸方向に移動可能な軸受スリーブと、
内輪が前記回転軸の他端に外嵌すると共に外輪が前記軸受スリーブに固定されて前記フロント側軸受と共働して前記回転軸を回動自在に支持するリア側軸受と、
を備えた主軸装置であって、
前記外筒の内周径、前記ステータの内径、前記軸受スリーブの外径の順に直径が小さくなり、前記フロントハウジングと、前記回転軸と前記軸受スリーブとからなる半組立体が前記外筒から抜き取り可能であり、且つ前記軸受スリーブから後方の任意の断面における回転体直径が、前記軸受スリーブ後端から前記断面の間における非回転体の最小直径よりも小さく、
前記軸受スリーブが、スリーブハウジングに内嵌されており、当該軸受スリーブ外径が、当該スリーブハウジング内径に対して隙間嵌めで嵌合されていることを特徴とする主軸装置。
An outer cylinder having a stator;
A rotatable rotating shaft having a rotor;
A front side bearing in which an outer ring is fixed to the front housing and an inner ring is fitted around one end of the rotating shaft;
A bearing sleeve disposed on the other end of the rotating shaft and fitted in the outer cylinder and movable in the axial direction of the rotating shaft;
A rear-side bearing in which an inner ring is fitted on the other end of the rotating shaft and an outer ring is fixed to the bearing sleeve and cooperates with the front-side bearing to rotatably support the rotating shaft;
A spindle device comprising:
The diameter decreases in the order of the inner diameter of the outer cylinder, the inner diameter of the stator, and the outer diameter of the bearing sleeve, and the subassembly including the front housing, the rotating shaft, and the bearing sleeve is extracted from the outer cylinder. And the diameter of the rotating body in any cross section behind the bearing sleeve is smaller than the smallest diameter of the non-rotating body between the bearing sleeve rear end and the cross section,
The spindle device, wherein the bearing sleeve is fitted into a sleeve housing, and the outer diameter of the bearing sleeve is fitted with a clearance fit to the inner diameter of the sleeve housing.
ステータを有する外筒と、
ロータを有する回転自在な回転軸と、
外輪がフロントハウジングに固定されると共に内輪が前記回転軸の一端に外嵌するフロント側軸受と、
前記回転軸の他端側に配設され前記外筒に嵌合して前記回転軸の軸方向に移動可能な軸受スリーブと、
内輪が前記回転軸の他端に外嵌すると共に外輪が前記軸受スリーブに固定されて前記フロント側軸受と共働して前記回転軸を回動自在に支持するリア側軸受と、
を備えた主軸装置であって、
前記フロントハウジングと、前記回転軸と前記軸受スリーブとからなる半組立体が前記外筒から抜き取り可能であり、
前記回転軸に工具交換自在な内径部品が組み込まれているとともに、工具交換のためのピストン機構を有し、
前記軸受スリーブが、スリーブハウジングに内嵌されており、当該軸受スリーブ外径が、当該スリーブハウジング内径に対して隙間嵌めで嵌合されていることを特徴とする主軸装置。
An outer cylinder having a stator;
A rotatable rotating shaft having a rotor;
A front side bearing in which an outer ring is fixed to the front housing and an inner ring is fitted around one end of the rotating shaft;
A bearing sleeve disposed on the other end of the rotating shaft and fitted in the outer cylinder and movable in the axial direction of the rotating shaft;
A rear-side bearing in which an inner ring is fitted on the other end of the rotating shaft and an outer ring is fixed to the bearing sleeve and cooperates with the front-side bearing to rotatably support the rotating shaft;
A spindle device comprising:
A semi-assembly comprising the front housing, the rotating shaft and the bearing sleeve can be removed from the outer cylinder;
A tool changeable inner diameter part is incorporated in the rotating shaft, and has a piston mechanism for tool change,
The spindle device, wherein the bearing sleeve is fitted into a sleeve housing, and the outer diameter of the bearing sleeve is fitted with a clearance fit to the inner diameter of the sleeve housing.
前記リア側軸受が、定位置予圧で且つ背面組み合わせのアンギュラ玉軸受であることを特徴とする請求項1に記載した主軸装置。   2. The spindle device according to claim 1, wherein the rear side bearing is an angular ball bearing having a fixed position preload and a back surface combination. 前記リア側軸受が、定位置予圧で且つ背面組み合わせのアンギュラ玉軸受であることを特徴とする請求項2に記載した主軸装置。   3. The spindle device according to claim 2, wherein the rear side bearing is an angular ball bearing having a fixed position preload and a back surface combination. 前記半組立体の取付け基準面と前記内径部品のピストン押付け面との距離が、基準寸法に対して±0.1mm以内に調整されていることを特徴とする請求項2又は請求項4に記載した主軸装置。   The distance between the reference mounting surface of the subassembly and the piston pressing surface of the inner diameter part is adjusted within ± 0.1 mm with respect to the reference dimension. Spindle device. 前記内径部品が、ばねを圧縮可能に組み込まれているとともに、前記内径部品の後部に調整部品が固定されており、当該調整部品に、前記ピストン機構へのピストン押付け面が形成されていることを特徴とする請求項2又は請求項4に記載した主軸装置。   The inner diameter part is incorporated so that a spring can be compressed, an adjustment part is fixed to the rear part of the inner diameter part, and a piston pressing surface to the piston mechanism is formed on the adjustment part. The spindle apparatus according to claim 2 or 4, wherein the spindle apparatus is characterized. 前記フロントハウジングの前後と、前記軸受スリーブの前後とに、ラビリンスシールを備えたことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載した主軸装置。   The spindle device according to any one of claims 1 to 6, wherein a labyrinth seal is provided on the front and rear of the front housing and on the front and rear of the bearing sleeve. 前記フロントハウジングが、前記外筒に対して締り嵌めで嵌合されていることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載した主軸装置。   The spindle device according to any one of claims 1 to 7, wherein the front housing is fitted to the outer cylinder by an interference fit. 前記フロントハウジングと外筒との嵌め合い部の長さが、該嵌め合い部の直径の1/10〜1/30で、合わせ面の直角度が、軸心に対して5μm以下であることを特徴とする請求項6に記載した主軸装置。   The length of the fitting portion between the front housing and the outer cylinder is 1/10 to 1/30 of the diameter of the fitting portion, and the perpendicularity of the mating surface is 5 μm or less with respect to the axis. The main shaft device according to claim 6, wherein the main shaft device is characterized in that 前記半組立体の取付け基準面と、前記内径部品のピストン押付け面とのアンクランプ状態での距離が、工具ホルダの規格にかかわらず統一されていることを特徴とする請求項2〜請求項7のいずれか一項に記載した主軸装置。   The distance in the unclamped state between the attachment reference surface of the semi-assembly and the piston pressing surface of the inner diameter part is unified regardless of the standard of the tool holder. The spindle device described in any one of the above. 前記軸受スリーブ外径と前記スリーブハウジング内径との間に複数対のオーリングが介在されていることを特徴とする請求項3〜請求項10のいずれかに記載した主軸装置。   11. The spindle device according to claim 3, wherein a plurality of pairs of O-rings are interposed between the outer diameter of the bearing sleeve and the inner diameter of the sleeve housing. 前記軸受スリーブの円周上に複数設けられた潤滑剤排出穴と、当該軸受スリーブ外周の嵌合面に設けられた円周溝と、当該円周溝に連通接続された半径方向の潤滑剤供給経路と、を有することを特徴とする請求項1〜請求項11のいずれか一項に記載した主軸装置。   A plurality of lubricant discharge holes provided on the circumference of the bearing sleeve, a circumferential groove provided on a fitting surface on the outer periphery of the bearing sleeve, and a radial lubricant supply connected in communication with the circumferential groove A spindle device according to any one of claims 1 to 11, wherein the spindle device has a path. グリース潤滑であることを特徴とする請求項1〜請求項12のいずれか一項に記載した主軸装置。   It is grease lubrication, The spindle apparatus as described in any one of Claims 1-12 characterized by the above-mentioned. グリース補給装置を備えていることを特徴とする請求項1〜請求項13のいずれか一項に記載した主軸装置。   The spindle device according to claim 1, further comprising a grease replenishing device. グリース補給された後に、余分なグリースを排出させる機構を持っていることを特徴とする請求項14に記載した主軸装置。   15. The spindle device according to claim 14, further comprising a mechanism for discharging excess grease after replenishing with grease. オイルエア、オイルミスト及び直噴潤滑のいずれかの微量潤滑を用いたことを特徴とする請求項1〜請求項12のいずれか一項に記載した主軸装置。   The spindle device according to any one of claims 1 to 12, wherein a minute amount of any one of oil air, oil mist, and direct injection lubrication is used.
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