JP2011045980A

JP2011045980A - 主軸装置のロータリージョイントのガイド機構

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Publication number: JP2011045980A
Application number: JP2009197813A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Hattori; 一海服部; Akira Naraoka; 暁奈良岡
Original assignee: Howa Machinery Ltd
Current assignee: Howa Machinery Ltd
Priority date: 2009-08-28
Filing date: 2009-08-28
Publication date: 2011-03-10
Anticipated expiration: 2029-08-28
Also published as: JP5476864B2

Abstract

【課題】簡単な構造でロータリージョイントを支持し、ホースの振動を抑え、ホースからの衝撃による取付部の破損を防止できる主軸装置のロータリージョイントのガイド機構を提供する。
【解決手段】ドローバー７の後端に設けたロータリージョイント９を支持するガイド機構１９を設ける。ガイド機構１９はロータリージョイント９の外周を保持する保持部材２０とアンクランプシリンダ１０の後端に設けた支柱２１とから構成する。保持部材２０は支柱２１により軸方向に移動可能となっている。供給されたクーラントの吐出圧によりホース１６に生じる振動や軸方向に直交する方向の負荷がロータリージョイント９にかかるのを保持部材２０と支柱２１により防止する。また、ホース１６をスイベルジョイント１７により揺動可能に設けると共に略直線的に接続して、クーラントによりホース１６が伸びようとする際の振動を抑える。
【選択図】図２

Description

本発明は、主軸先端の工具ホルダにクーラントを供給するように構成した主軸装置のロータリージョイントのガイド機構に関する。

従来、主軸装置において、主軸ヘッドに回転可能に設けられた主軸（スピンドル）の先端に工具ホルダが装着され、軸方向移動により工具ホルダをクランプ、アンクランプするドローバーを主軸に設け、工具ホルダにクーラントを供給可能なクーラント供給孔をドローバーに設け、クーラント供給孔にクーラント供給装置からのクーラントを流通可能なロータリージョイントをドローバー後端に接続し、ロータリージョイントにホースを介してクーラント供給装置を接続して成る、軸芯給油（スピンドルスルークーラント）方式の主軸装置が知られている。これは、ワーク加工時に、クーラント供給装置からのクーラントをロータリージョイントとクーラント供給孔を介して工具ホルダに供給されたクーラントを切削用工具やワークに吹付けることで、工具先端及びワークの冷却を図ったり加工箇所から切粉の除去を行うようになっている。

前記主軸装置として、特許文献１のものが知られている。特許文献１のものでは、ロータリージョイントを支持する保持部材を主軸ヘッドに設けた構造となっている。ロータリージョイントは、回転側ジョイント部材を支持すると共にドローバーが摺動可能に嵌合する回転側支持部材が主軸に設けられ、固定側支持部材が主軸ヘッドに取付けられた保持部材によって下側から支持されている。よって、工具交換時におけるドローバーの軸方向の移動にもロータリージョイントは軸方向に移動しない構造となっている。

また、前記主軸装置として、特許文献２のものが知られている。特許文献２のものでは、ロータリージョイントを支持する保持部材を設けていない構造となっている。これは、ロータリージョイントがドローバー後端に接続されていて、工具ホルダ交換時におけるドローバーの軸方向の移動に合わせて、ロータリージョイントが軸方向に移動する構造となっている。

特許第３６８７８０２号公報特開２００１−８７９１０号公報

近年、クーラント供給装置からのクーラント吐出圧の高圧化によって、ホースへのクーラント吐出圧の入り切り時の衝撃によりロータリージョイントに掛かる負荷が増加し、ロータリージョイントとドローバーの取付部やロータリージョイントとホースの取付部で破損する恐れが高くなってきた。これはホースが主軸、ドローバーの移動、あるいは、配管長さの余裕を考慮して、通常はＵ字状に弛ませて接続するのが一般的であり、これに高圧のクーラントを入り切りすると、クーラント吐出圧によりホースはＵ字状から直線状に伸びようとして大きく振動（波打ち現象）するためである。このとき、取付部にかかる負荷は軸方向に直交する方向に加わる。

特許文献１に記載のものでは、ホースへのクーラント吐出圧の入り切り時の振動によりロータリージョイントに軸方向に直交する方向に負荷が掛かると、軸方向に直交する下方向への負荷はロータリージョイントが下側から保持部材により支持されるが、この保持部材はロータリージョイント全周を支持しているものではなく、それ以外の方向への負荷は支持されず、ホースにどの方向にクーラント吐出圧の入り切り時の振動が起きるかわからないために、ロータリージョイントとホースとの取付部に大きな負荷が掛かりロータリージョイントが破損する恐れがある。また、ロータリージョイントに対してドローバーが軸方向移動するようになっているので、その主軸装置専用の特殊なロータリージョイントを使うことになり、市販品が使えない問題がある。

特許文献２に記載のものでは、ロータリージョイントが軸方向に移動するためドローバー後端に接続されているだけであり、保持部材により支持されていないので、クーラント吐出圧によるホースの振動によりロータリージョイントに軸方向に直交する方向に負荷が掛かると、ロータリージョイントとホースとの取付部に大きな負荷が掛かり、またロータリージョイントとドローバーとの取付部にも大きな負荷が掛かって、ロータリージョイントやドローバーが取付部で破損する恐れがある。

そこで本発明は、上記問題点に鑑み、小型で簡単な構造でロータリージョイントを支持し、ホースの振動を抑え、ホースからの衝撃による取付部の破損を防止できる主軸装置のロータリージョイントのガイド機構を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、第１の課題解決手段は、回転可能に設けられた主軸の先端に工具ホルダが装着され、軸方向移動により工具ホルダをクランプ、アンクランプするドローバーを主軸に設け、工具ホルダにクーラントを供給可能なクーラント供給孔をドローバーに設け、クーラント供給孔にクーラント供給装置からのクーラントを流通可能なロータリージョイントをドローバー後端に接続し、ロータリージョイントを支持する保持部材を主軸ボディに設け、ロータリージョイントにホースを介してクーラント供給装置を接続し、クーラント供給装置からのクーラントをロータリージョイントとクーラント供給孔を介して工具ホルダに供給するように構成した主軸装置のロータリージョイントのガイド機構において、主軸ボディに支柱を軸方向に設け、ロータリージョイントの外周を保持してドローバーの軸方向移動によりロータリージョイントを軸方向に移動可能に支持する前記保持部材を支柱に軸方向移動可能に設け、クーラント供給装置から供給されるクーラントの圧力により、ロータリージョイントに軸方向に直交する方向に負荷が掛かるのを保持部材と支柱により防止するようにしたことである。

また、第２の課題解決手段は、前記保持部材は、前記ロータリージョイントを挟み込んで保持するように構成したことである。

また、第３の課題解決手段は、前記ホースは、その一端を前記ロータリージョイントに接続し、他端を揺動可能な揺動継手を介して前記クーラント供給装置にホースの略弛みを無くすようにホースを直線的に接続して、前記クーラント供給装置から供給されるクーラントの圧力によりロータリージョイントに軸方向に直交する方向への負荷が掛かるのを防止するようにしたことである。

本願の請求項１の発明では、主軸ボディに支柱を軸方向に設け、ロータリージョイントの外周を保持してドローバーの軸方向移動によりロータリージョイントを軸方向に移動可能に支持する前記保持部材を支柱に軸方向移動可能に設け、クーラント供給装置から供給されるクーラントの圧力により、ロータリージョイントに軸方向に直交する方向に負荷が掛かるのを保持部材と支柱により防止するようにした。これによれば、保持部材がロータリージョイントを保持した状態でドローバーの軸方向の移動に合わせてロータリージョイントも軸方向に移動できると共に、ロータリージョイントの軸方向に直交する方向に掛かる負荷を抑えることができ、ホースへのクーラント吐出圧の入り切り時の振動によるロータリージョイントやドローバーの破損を防止できる。

また、本願の請求項２の発明では、前記保持部材は、前記ロータリージョイントを挟み込んで保持するように構成した。これによれば、ロータリージョイントの外周を挟み込むだけの小型で簡単な構造でロータリージョイントを支持することができる。これにより市販のロータリージョイントを使う場合に外周寸法にばらつきがあっても保持することができる。

また、本願の請求項３の発明では、前記ホースは、その一端を前記ロータリージョイントに接続し、他端を揺動可能な揺動継手を介して前記クーラント供給装置にホースの略弛みを無くすようにホースを直線的に接続して、前記クーラント供給装置から供給されるクーラントの圧力によりロータリージョイントに軸方向に直交する方向への負荷が掛かるのを防止するようにした。これによれば、ホースをＵ字状に弛ませた状態に比べて波打ち現象が発生しにくくなり、ホースの振動を抑えることができる。

本発明のロータリージョイントのガイド機構を備えた主軸装置の断面図である。図１のＩＩ視図であり、ロータリージョイントとガイド機構の拡大図である。図２のＩＩＩ視拡大図である。フレキシブルホースとスイベルジョイントの接続を示す説明図である。ロータリージョイントが後退した時のスイベルジョイントの揺動を示す図である。ロータリージョイントが前進した時のスイベルジョイントの揺動を示す図である。

本願発明の実施の形態について、図１〜図６により説明する。図１に示す主軸装置１は周知のものであり、その概要を説明すると、主軸ヘッド２ａと主軸ボディ２ｂ内に設けた複数の軸受３に回動自在に支持された主軸４と、主軸４を回転する主軸駆動用モータ５と、主軸４に軸方向移動可能に設けられ、主軸４に工具ホルダ６をクランプ、アンクランプするドローバー７と、ドローバー７の後端に接続されクーラント供給装置８からのクーラントをドローバー７に流通可能なロータリージョイント９と、主軸４から工具ホルダ６を交換するためにドローバー７を前方に押し出すことで、工具ホルダ６のクランプ状態を解除できるアンクランプシリンダ１０から構成されている。

前記主軸４には貫通孔１１が穿設されており、貫通孔１１には多数の皿バネ１２が積層されており、皿バネ１２のバネ力によりドローバー７が軸方向後方（クランプ方向）に付勢されて、工具ホルダ６がドローバー７によって主軸４にクランプされた状態となる。また、主軸４には工具ホルダ６にクーラントを供給するための通孔１３が設けられている。ドローバー７にはクーラント供給孔１４が設けれらており、ドローバー７によって工具ホルダ６が主軸４にクランプ状態で通孔１３とクーラント供給孔１４とが連通するようになっている。ドローバー７の後端７ａはアンクランプシリンダ１０を貫通してアンクランプシリンダ１０の後方に突出している。そのドローバー７の後端７ａにはロータリージョイント９の前端が接続されており、ロータリージョイント９に設けられた図示しない流路がクーラント供給孔１４と連通するようになっている。

ロータリージョイント９の後端には、フレキシブルホース１６（以下ホースと記載する）の一端が接続されている。ホース１６の他端は、図４〜６に示すように、揺動可能な揺動継手１７を介して主軸ボディ２ｂに固定されたターミナル２ｃに接続されたパイプ１８に接続され、パイプ１８を介してクーラント供給装置８に接続されている。揺動継手１７は、例えばスイベルジョイントであり特開２００９−７９６３６号等で周知のものである。ホース１６はロータリージョイント９とスイベルジョイント１７との間に略緩みを無くすように直線的に接続されている。これにより、クーラント供給装置８からクーラントが供給されたとき、従来のようなクーラント吐出圧によってホース１６が直線的に伸びようとすることによりロータリージョイント９に軸方向に直交する方向へ負荷が掛かるのを防止するようになっている。ホース１６は、スイベルジョイント１７により工具ホルダ６のアンクランプ（図６）、クランプ（図５）時にドローバー７と一緒にロータリージョイント９が軸方向に移動した際に揺動可能となっていることで、前記直線的に接続できる。図６においてアンクランプ時のホース１６を実線で、クランプ時のホース１６を２点鎖線で示している。

ロータリージョイント９は、図２に示すように、ガイド機構１９に支持されている。ガイド機構１９は、保持部材２０と複数（本願実施の形態では２本）の支柱２１とから構成されている。支柱２１は主軸ボディ２ｂに固定されたアンクランプシリンダ１０の後端にプレート２７を介して軸方向後方に向かって並行に設けられている。保持部材２０は左右の挟持部材２２から構成されており、図３に示すように、左右の挟持部材２２によりロータリージョイント９の外周９ａを挟み込んで保持するようになっている。左右の挟持部材２２は、図３に示すように、ボルト２３により連結される。保持部材２０はロータリージョイント９の外周９ａを挟み込んで保持することでロータリージョイント９の外形寸法のばらつきがあったとしても、寸法のばらつきに関係なく保持できるようになっている。これにより外形寸法にばらつきのある一般的な市販品のロータリージョイントを使うことができる。左右の挟持部材２２はリニアブッシュ２４が夫々設けられており、リニアブッシュ２４が各支柱２１に軸方向移動可能に案内されている。

ワークの加工時には、クーラント供給装置８からのクーラントが、パイプ１８とスイベルジョイント１７とホース１６とロータリージョイント９の流路とドローバー７のクーラント供給孔１４と主軸４の通孔１３を介して、工具ホルダ６に供給、停止される。従来は、このときのクーラント吐出圧の入り切りによりホース１６に負荷や振動が発生し、ホース１６とロータリージョイント９の取付部２５やロータリージョイント９とドローバー７の取付部２６に負荷や振動により衝撃が加わり破損する恐れがあった。しかし、このときガイド機構１９によりロータリージョイント９が全周方向即ち軸線方向と直交する方向全てに対して主軸ボディ２ｂに保持されているので、ホース１６からの負荷や振動によりロータリージョイント９が軸方向と直交方向に移動することがないので、前記取付部２５，２６で破損することがない。また、ホース１６をスイベルジョイント１７とロータリージョイント９間に略直線的に接続したので、従来のようにＵ字状に弛ませて接続した場合に比べてホース１６の振動を抑える効果があり、これによっても取付部２５，２６での破損が防止できる。

また、工具ホルダ６の交換時には、ドローバー７が軸方向に移動するが、ロータリージョイント９は支柱２１と保持部材２０により軸方向に移動可能に保持されているので、ロータリージョイント９はドローバー７と一体に移動できるので、一般的な市販品のロータリージョイントを使うことができ、従来のように、ロータリージョイントに対してドローバーが分離して移動するようにした特殊なロータリージョイントを使い支持するようにしなくても良くなり、安価に実施できる。尚、クーラント供給路１４と工具ホルダ６とを接続してクーラントを供給するようにしてもよい。また、保持部材２０にはリニアブッシュ２４を設けて支柱２１に移動可能としたが、保持部材２０を直接支柱２１に移動可能に設けても良い。

１主軸装置
２ｂ主軸ボディ
４主軸
６工具ホルダ
７ドローバー
７ａドローバー後端
８クーラント供給装置
９ロータリージョイント
９ａロータリージョイント外周
１４クーラント供給孔
１６ホース（フレキシブルホース）
１７揺動継手（スイベルジョイント）
１９ガイド機構
２０保持部材
２１支柱

Claims

回転可能に設けられた主軸の先端に工具ホルダが装着され、軸方向移動により工具ホルダをクランプ、アンクランプするドローバーを主軸に設け、工具ホルダにクーラントを供給可能なクーラント供給孔をドローバーに設け、クーラント供給孔にクーラント供給装置からのクーラントを流通可能なロータリージョイントをドローバー後端に接続し、ロータリージョイントを支持する保持部材を主軸ボディに設け、ロータリージョイントにホースを介してクーラント供給装置を接続し、クーラント供給装置からのクーラントをロータリージョイントとクーラント供給孔を介して工具ホルダに供給するように構成した主軸装置のロータリージョイントのガイド機構において、主軸ボディに支柱を軸方向に設け、ロータリージョイントの外周を保持してドローバーの軸方向移動によりロータリージョイントを軸方向に移動可能に支持する前記保持部材を支柱に軸方向移動可能に設け、クーラント供給装置から供給されるクーラントの圧力により、ロータリージョイントに軸方向に直交する方向に負荷が掛かるのを保持部材と支柱により防止するようにしたことを特徴とする主軸装置のロータリージョイントのガイド機構。
前記保持部材は、前記ロータリージョイントを挟み込んで保持するように構成したことを特徴とする請求項１記載の主軸装置のロータリージョイントのガイド機構。
前記ホースは、その一端を前記ロータリージョイントに接続し、他端を揺動可能な揺動継手を介して前記クーラント供給装置にホースの略弛みを無くすようにホースを直線的に接続して、前記クーラント供給装置から供給されるクーラントの圧力によりロータリージョイントに軸方向に直交する方向への負荷が掛かるのを防止するようにしたことを特徴とする請求項１または２記載の主軸装置のロータリージョイントのガイド機構。