JP2012086312A

JP2012086312A - ガンドリルマシン

Info

Publication number: JP2012086312A
Application number: JP2010235232A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Inada; 博稲田; Kazuhiro Seki; 和浩関
Original assignee: HI TAK CORP; HI-TAK CORP
Current assignee: HI TAK CORP; HI-TAK CORP
Priority date: 2010-10-20
Filing date: 2010-10-20
Publication date: 2012-05-10

Abstract

【課題】スピンドルを回転駆動させるモータの電流値や電力値に基づいてモータの加工負荷を検出していたため、ノイズや減衰の影響を受けて検出精度には限界があり、また、モータの回転力をベルやプーリを介してスピンドルの基端部に伝達していため、スピンドルに振れが発生し易く、精度限界があった。
【解決手段】スピンドルモータ１５のステータユニット１７をスピンドル２３が挿通するケーシング３の内側に固設し、相方のロータ２１をスピンドル２３の中間部に取り付ける。また、スピンドル２３の基端側にはレゾルバ３９のロータ４１を取り付け、相方のステータユニット４３をケーシング３に直接取付ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、深穴加工に使用するガンドリルマシンに関するものである。

従来から、深穴加工用には、特許文献１を一例として種々のガンドリルマシンが開発されているが、図４に示すようなものが典型的なものである。
このタイプのガンドリルマシン１０１では、基台１０３上にはケーシング１０５が設置されている。このケーシング１０５と基台１０３との間には送りモータに連結されたボールネジ機構（図示省略）が設けられ、送りモータの駆動によってケーシング１０５は基台１０３に対して矢印に示す方向に移動可能になっている。ケーシング１０５内ではスピンドル１０７が回転可能に軸支され、ケーシング１０５上にはモータ１０９が設置されており、このモータ１０９からの回転力をベルト１１１およびプーリ１１３を介してスピンドル１０７の基端部が受け取って回転駆動される。

スピンドル１０７の基端部には回転継手１１５を介してクーラントを供給するための供給ホース１１７が接続されており、この供給ホース１１７はスピンドル１０７の軸芯を貫通する油穴１０８に連通している。一方、スピンドル１０７の先端部にはドリルホルダ１１９が取り付けられており、このドリルホルダ１１９にガンドリル１２１が装着される。ガンドリル１２１にも軸方向に沿って油穴１２３が貫通しており、この油穴１２３はスピンドル１０７の油穴１０８と連通している。また、ガンドリル１２１の外周には先端側から軸方向に沿ってＶ字状溝１２５が形成されており、このＶ字状溝１２５は基台１０３上に設置されたチップボックス１２７まで延びている。このような構成により、クーラントは供給ホース１１７、スピンドル１０７の油穴１０８、およびガンドリル１２１の油穴１２３を通ってその先端部から噴出され、ワーク（Ｗ）の切削屑と共にＶ字状溝１２５を通ってチップボックス１２７まで回収されるようになっている。

ワーク（Ｗ）は基台１０３上に設置されたワークホルダ１２９に装着される。このワークホルダ１２９はスピンドル１０７側と同様な機構によりモータ１３１によって回転駆動されるが、スピンドル１０７は逆方向に回転駆動されるので、加工時にはガンドリル１２１の相対的な回転速度が増大されて効率的な切削が図られるようになっている。

特開２００５−１２５４５０号公報

而して、サーボ制御するにしても、従来はスピンドル１０７を回転駆動させるモータ１０９の電流値や電力値に基づいてモータ１０９の加工負荷を検出していたため、ノイズや減衰の影響を受けて検出精度には限界があった。また、モータ１０９の回転力をベルト１１１やプーリ１１３を介してスピンドル１０７の基端部に伝達していため、スピンドル１０７に振れが発生し易かった。
本発明は、上記した問題点に鑑みて為されたものであり、より高い精度で深穴加工できる、改良されたガンドリルマシンを提供することを、その目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために為されたものであり、スピンドルモータの回転数を直接検出するサーボモータ機構を備えると共に、スピンドルモータのロータをスピンドルに直接取り付けた構造のガンドリルマシンを提供する。

請求項１の発明は、スピンドル挿通穴に軸受が設けられたケーシングと、前記軸受に回転自在に支持されて、前記ケーシングを挿通し、先端側にガンドリルが取り付けられたスピンドルと、前記ケーシング内に固設されたステータと、前記ステータに半径方向内方から対向した状態で前記スピンドルの中間部を外囲する筒状のロータとからなるスピンドルモータと、前記スピンドルの基端側突出部を外囲する筒状のロータと、前記ロータに半径方向外方から対向配設されたステータとからなる検出器を備え、前記検出器からの前記スピンドルの回転数情報に基づいて前記スピンドルモータをサーボ制御することを特徴とするガンドリルマシンである。

請求項２の発明は、請求項１に記載したガンドリルマシンにおいて、検出器のステータはケーシングに連設されたカバーにより覆われていることを特徴とするガンドリルマシンである。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載したガンドリルマシンにおいて、検出器はレゾルバであることを特徴とするガンドリルマシンである。

本発明のガンドリルマシンによれば、より高い精度で深穴加工できる。

本発明の実施の形態に係るガンドリルマシンのケーシング部分の断面図である。図１のスピンドルモータの構造を示す斜視図である。図１のレゾルバの構造を示す斜視図である。従来のガンドリルマシンの側面図である。

本発明の実施の形態にガンドリルマシン１を図面にしたがって説明する。
図１において、符号３はケーシングを示し、このケーシング３は従来のガンドリルマシン１０１と同様に基台１０３に移動可能に設置される。
ケーシング３は筒状部材５と筒状部材５の軸方向両端側を閉塞する筒状フランジ部材７、９により構成されており、筒状フランジ部材７、９のそれぞれ中心部に形成された穴はスピンドル挿通穴になっている。筒状フランジ部材７のスピンドル挿通穴には２つの軸受１１が設けられ、筒状フランジ部材９のスピンドル挿通穴には１つの軸受１１が設けられている。また、筒状フランジ部材９の外面には嵌合用段差部１３、１４が形成されて、内方側に向かって凹んでいる。

符号１５はスピンドルモータを示し、このスピンドルモータ１５はステータユニット１７とロータ２１とからなる。
ステータユニット１７はコイル等のステータ構成部材を内蔵したものであり、円筒状を為している。ステータユニット１７は筒状部材５の内側に固設されており、ステータユニット１７の外周面に形成された段差部１８が筒状部材５の内側に有る段差部に係合されて位置決めされている。ステータユニット１７の内蔵コイルのリード線の接続用にコネクタ１９が設けられているが、このコネクタ１９は筒状部材５から引き出されて上方に突出している。

符号２３はシャフト状のスピンドルを示し、このスピンドル２３には従来品と同様に油穴２５が貫通している。スピンドル２３は材料の硬度等を重視し、クロムモリブデン調質鋼で形成されている。
図２に示すように、スピンドル２３は複数の筒体が嵌合して一体となっており、外側の筒体ほど軸方向の長さが短くなっている。軸方向中間部にはその最も外方の筒体が固定されており、その中間部が最も大径となって剛性が高くなっている。この中間部の外周面にはキー溝２７が形成されている。
スピンドルモータ１５のロータ２１は円筒状を為しており、ロータ２１の内周面にはキー２２が形成されており、このキー２２が上記したスピンドル２３のキー溝２７に嵌合している。したがって、ロータ２１がスピンドル２３を外囲すると共に、ロータ２１はスピンドル２３に対して軸方向移動不能に固定される。

スピンドル２３は筒状フランジ部材７、９の挿通穴からケーシング３内に挿通され、軸受１１、１１、１１により回転自在に支持されており、その支持状態ではスピンドル２３に取り付けられたロータ２１の凸条２４は上記したステータユニット１７の半径方向内方から僅かな間隔を空けて対向している。
また、スピンドル２３の軸方向両端部はケーシング３の筒状フランジ部材７、９を超えてそれぞれ外方に突出している。

スピンドル２３の先端部側では、筒状フランジ部材７の挿通穴に対して押え部材２９の段差部が入り込んで嵌合固定され、その押え部材２９の内周面側にはスペーサ３１が係合し、そのスペーサ３１にスピンドル２３に取り付けられたロックナット３３が当たるようになっている。また、スピンドル２３の基端部側でも、スピンドル２３に取り付けられたロックナット３３が軸受１１に当たるようになっている。この構成により、スピンドル２３は軸方向移動不能になっている。

上記した構成により、スピンドルモータ１５はケーシング３内に収容されており、そのステータユニット１７のコイルへの通電により、ステータユニット１７に回転磁界が発生し、この回転磁界に吸引される力が対向したロータ２１に発生してスピンドル２３が回転するようになっている。その際に、ロータ２１がスピンドル２３の中間部に取り付けられているので、スピンドル２３は振れずに安定的に回転駆動される。

スピンドル２３の先端部には、ガンドリル抜け止め用のナット３５が取付けられている。従来品と同じ構造のガンドリル３７の基端部がスピンドル２３の先端の穴に挿入され保持された上で、このナット３５に締付けられて抜け止め固定されている。

図３で示すように、符号３９はレゾルバを示し、このレゾルバ３９のロータ４１は円筒状を為している。このロータ４１はスピンドル２３のケーシング３から突出した基端部側に取り付けられており、スピンドル２３を外囲した状態となっている。ロータ４１の一端側はスピンドル２３の段差部に当接し、他端側にはロックナット３３が取り付けられており、ロータ４１は軸方向移動不能でスピンドル２３と一体に回転するようになっている。

ステータユニット４３はステータ構成部材を内蔵したものであり、円筒状を為しており、その外周面には係合用の凸条４４が設けられている。この凸条４４がケーシング３の筒状フランジ部材９の嵌合用段差部１３に係合され、他方からは押え部材４６が当てられ、押え部材４６から筒状フランジ部材９側へボルト（図示省略）が通されており、ステータユニット４３は筒状フランジ部材９に固設されている。
このステータユニット４３には内蔵コイルのリード線４５の接続用のコネクタ４７が取り付けられている。

符号４９はレゾルバ用カバーを示し、このレゾルバ用カバー４９はドーナツ状部５１とそのドーナツ状部５１の外周縁から立ち上がった円環状の壁部５３と、その内周縁から同じ方向に低く立ち上がった円環状の壁部５５で構成されている。壁部５３は筒状フランジ部材９の嵌合用段差部１４に嵌合されて固定されており、この固定により、レゾルバ用カバー４９がレゾルバ３９をカバーした状態となる。ステータユニット４３のコネクタ４７はレゾルバ用カバー４９より上方に引き出されている。
上記した構成により、スピンドル２３の回転数、すなわちスピンドルモータ１５の実際の回転数を直接の検出量とすることができる。

レゾルバ用カバー４９の壁部５５には軸受１１が設けられており、スピンドル２３はレゾルバ３９部分ではその軸受１１により回転自在に支持されている。
スピンドル２３の基端部には、従来品と同様に回転継手５７を介してクーラントを供給するための供給ホース５９が接続されている。

コネクタ１９、４７は、制御部（図示省略）に接続されており、制御部はレゾルバ３９からの回転数をフィードバックすることにより、ガンドリルマシン１を指令通りに精度高く制御できる。
このガンドリルマシン１は、スピンドルモータ部分に特徴を有するものであり、その余の構成部分は従来品を利用して構成できる。
このガンドリングマシン１によれば、上記した特徴的な構成により、加工精度が高くなっており、従来品より小径のワークに対してより深く穴を開けることができる。
また、このガンドリルマシン１によれば、スピンドルモータがケーシング３に収容されているため、その部分をコンパクト化できる。

以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、具体的構成は、この実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計の変更などがあっても発明に含まれる。
例えば、上記の実施の形態では、油に強いことやロータを円筒状に製造し易いことから、レゾルバを検出器として使用しているが、これに限らず、その他の検出器、例えばエンコーダでもこれらの課題が解決できれば、選択肢の一つとなるものと考える。

１……ガンドリルマシン
３……ケーシング５……筒状部材
７、９……筒状フランジ部材１１……軸受
１５……スピンドルモータ１７……ステータユニット
２１……ロータ２３……スピンドル
３９……レゾルバ４１……ロータ
４３……ステータユニット４９……レゾルバ用カバー
５７……回転継手５９……供給ホース

Claims

スピンドル挿通穴に軸受が設けられたケーシングと、前記軸受に回転自在に支持されて、前記ケーシングを挿通し、先端側にガンドリルが取り付けられたスピンドルと、前記ケーシング内に固設されたステータと、前記ステータに半径方向内方から対向した状態で前記スピンドルの中間部を外囲する筒状のロータとからなるスピンドルモータと、前記スピンドルの基端側突出部を外囲する筒状のロータと、前記ロータに半径方向外方から対向配設されたステータとからなる検出器を備え、前記検出器からの前記スピンドルの回転数情報に基づいて前記スピンドルモータをサーボ制御することを特徴とするガンドリルマシン。
請求項１に記載したガンドリルマシンにおいて、検出器のステータはケーシングに連設されたカバーにより覆われていることを特徴とするガンドリルマシンである。
請求項１または２に記載したガンドリルマシンにおいて、検出器はレゾルバであることを特徴とするガンドリルマシン。