JP2013252574A - Main spindle device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主軸の前端に装着される工具へ切削液及びエアーを供給する流体供給機構を備えた主軸装置に関するものである。 The present invention relates to a spindle device including a fluid supply mechanism that supplies cutting fluid and air to a tool mounted on a front end of the spindle.
従来、工作機械等に備えられる主軸装置には、たとえば特許文献1に開示されているように主軸装置の先端側へ切削液やエアー等の各種流体を供給するための流体供給機構が備えられている。そして、そのような流体供給機構としては、主軸に装着された工具へクーラント及びエアーを供給するためのものもある。 2. Description of the Related Art Conventionally, a spindle device provided in a machine tool or the like is provided with a fluid supply mechanism for supplying various fluids such as cutting fluid and air to the tip side of the spindle device as disclosed in Patent Document 1, for example. Yes. As such a fluid supply mechanism, there is also a mechanism for supplying coolant and air to a tool mounted on the main shaft.
ここで、工具へクーラント及びエアーを供給する流体供給機構を備えた従来の主軸装置について、図4及び図5をもとに簡単に説明する。図4は、従来の主軸装置51を示した説明図であり、図5は、図4中のA部の軸方向での断面を示した説明図である。なお、図4及び図5における左右方向を主軸装置51の前後方向とし、左側を前側とする。
Here, a conventional spindle device provided with a fluid supply mechanism for supplying coolant and air to the tool will be briefly described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 4 is an explanatory view showing a
主軸装置51は、ハウジング52内に設置された複数の軸受53、53・・により、前後方向を軸として回転可能に軸支される中空状の主軸54を備えてなるもので、該主軸54の内部には、前後方向へ進退動作するドローバー59、ドローバー59の前側に位置し、ドローバー59の進退動作に連動して前後方向へスライドする引き上げ軸58、及び引き上げ軸58のスライドに伴い拡縮動作するコレット57が設置されている。また、主軸54の前端には、工具を保持するテーパ形状の工具ホルダ70を差し込み可能なテーパ穴55が形成されており、工具ホルダ70の後端に設けたプルスタッド71をコレット57によりクランプ/アンクランプ可能となっている。また、引き上げ軸58及びドローバー59の軸心部には、工具ホルダ70をクランプした状態でプルスタッド71の後端に同軸で当接する共有流路60が軸方向に沿って形成されており、プルスタッド71との当接状態でプルスタッド71及び工具ホルダ70の軸心に形成された供給路72と連通するようになっている。
The
一方、ハウジング52の後方側には共有管61が、その下流端を共有流路60の上流端に接続した状態で取り付けられている。また、共有管61の上流端は2つの管に分岐されており、一方側がエアーを供給するためのエアー供給管62、他方側がクーラントを供給するためのクーラント供給管63となっている。そして、夫々の供給管62、63は、図示しないポンプやコンプレッサを介して各流体の供給源に接続されている。
On the other hand, a shared
また、ハウジング52の外周部には、前後方向に延びるATC専用エアー供給路64が別途形成されている。当該ATC専用エアー供給路64の下流端はテーパ穴55内周面に開設された開口64aに連通しており、工具交換時に、該ATC専用エアー供給路64を介して供給されたエアーをテーパ穴55内や工具ホルダ70側へ吹き付けることで、テーパ穴55内への切粉等の侵入防止、及びテーパ穴55内の清掃を可能としている。なお、ATC専用エアー供給路64の上流端は、ハウジング52の後面に開口しており、図示しない供給管等を介して、上記エアーやクーラント同様、ハウジング52の後方側からATC専用エアー供給路64内へエアーを供給するようになっている。
In addition, an ATC dedicated
そして、以上のような主軸装置51では、図示しない制御装置による制御のもと、工具ホルダ70の装着時にはクーラント供給管63及び共有管61を介して共有流路60へクーラントを供給する。すると、クーラントは、共有流路60の前端からプルスタッド71及び工具ホルダ70の軸心に形成された供給路72を介し、工具ホルダ70の取り付けられている工具側へと供給される。また、工具交換をする際には、クーラントの供給を停止するとともに、エアー供給管62から共有管61を介して共有流路60へエアーを供給する。そして、当該エアーによって供給路72内に残留するクーラントを除去した後、工具ホルダ70をアンクランプするとともに、ATC専用エアー供給路64へとエアーを供給し、テーパ穴55内や工具ホルダ70側へエアーを吹き付け、工具交換中にテーパ穴55内への切粉等の侵入を防止しつつ、テーパ穴55内の清掃を行う。
In the
しかしながら、上記従来の主軸装置51では、ハウジング52の後方側から残留クーラントを除去するためのエアーを供給するように構成されているため、引き上げ軸58、ドローバー59、及び共有管61内に残留するクーラントを除去する必要があり、当該クーラントの除去に時間がかかる。したがって、加工効率が悪いという問題がある。また、供給するエアーの量が多く必要であるため、エアーの消費量が大きくコストがかかるといった問題もある。また、引き上げ軸58の近傍に、供給路72内に残留するクーラントを吸い出すための装置を備えるという構成も考えられるが、当該構成を採用しようとすると、大掛かりな装置が必要となるため、更なる高コスト化を招くにすぎない。
However, since the
そこで、本発明は、上記問題に鑑みなされたものであって、コスト高を招くことなく残留切削液の除去にかかる時間を短縮することができる上、エアーの消費量も低減することができる主軸装置を提供しようとするものである。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and it is possible to shorten the time taken to remove the remaining cutting fluid without incurring high costs, and to reduce the air consumption. The device is to be provided.
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項1に記載の発明は、ハウジングと、そのハウジングに軸支され、前端に工具ホルダを装着して回転する主軸とを備えているとともに、前記主軸内に、軸方向へ進退動作するドローバーと、前記ドローバーの前側に設置され、前記ドローバーの進退動作に連動して軸方向へスライドする引き上げ軸と、前記引き上げ軸のスライドに応じて拡縮し、前記工具ホルダをクランプ/アンクランプするコレットとを設置するとともに、前記引き上げ軸及び前記ドローバーの軸心に、クランプ状態にある前記工具ホルダ内に切削液を供給するための切削液供給路を設けた主軸装置であって、前記引き上げ軸に、前記流体供給路から分岐し前記主軸の径方向へ延びる接続路を設けるとともに、前記ハウジング及び前記主軸に、少なくともクランプ状態において前記接続路に連通し、前記接続路及び前記引き上げ軸内の前記切削液供給路を介して前記工具ホルダ内にエアーを供給するためのエアー供給路を設けたことを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記エアー供給路を、前記ハウジング又は前記主軸の内部において2つの流路に分岐させており、一方の流路を、前記接続路に連通するスルーエアー供給路とする一方、他方の流路を、前記工具ホルダが装着される装着穴の内周面に開設された開口に連通し、前記工具ホルダの交換時に前記装着穴内へエアーを供給するためのATC用エアー供給路としたことを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の発明において、アンクランプ状態においては、前記接続路が前記引き上げ軸と共にスライドしたことによって、前記接続路と前記エアー供給路との連通状態が遮断されることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 of the present invention includes a housing and a main shaft that is pivotally supported by the housing and rotates with a tool holder attached to the front end thereof. In the main shaft, a draw bar that moves forward and backward in the axial direction, a lifting shaft that is installed on the front side of the draw bar and slides in the axial direction in conjunction with the forward and backward movement of the draw bar, and expands and contracts according to the sliding of the lifting shaft, A collet for clamping / unclamping the tool holder is installed, and a cutting fluid supply path for supplying the cutting fluid into the tool holder in a clamped state is provided at the shaft center of the lifting shaft and the draw bar. A main shaft device, wherein the pulling shaft is provided with a connection path branched from the fluid supply path and extending in a radial direction of the main shaft, and the housing And an air supply path for supplying air into the tool holder through the connection path and the cutting fluid supply path in the lifting shaft at least in the clamped state on the main shaft. It is characterized by that.
The invention according to
According to a third aspect of the present invention, in the invention of the first or second aspect, in the unclamped state, the connection path and the air supply path communicate with each other by sliding together with the lifting shaft. The state is cut off.
本発明によれば、引き上げ軸に、流体供給路から分岐し主軸の径方向へ延びる接続路を設けるとともに、ハウジング及び主軸に、少なくともクランプ状態において接続路に連通し、接続路及び引き上げ軸内の切削液供給路を介して工具ホルダ内にエアーを供給するためのエアー供給路を設けているため、工具交換する際、工具ホルダの供給路及び引き上げ軸の切削液供給路の内部に残留する切削液のみを除去すればよい。したがって、従来よりも切削液の除去を短時間で行うことができ、加工効率を向上することができるし、切削液の除去に必要なエアーも少量ですむため、エアーの消費量の低減、ひいてはコストの低減をも図ることができる。また、供給路内の切削液を吸い出すような装置も必要としないため、コスト高も抑えることができる。
また、請求項2に記載の発明によれば、エアー供給路を、ハウジング又は主軸の内部において2つの流路に分岐させており、一方の流路を、接続路に連通するスルーエアー供給路とする一方、他方の流路を、工具ホルダが装着される装着穴の内周面に開設された開口に連通し、工具ホルダの交換時に装着穴内へエアーを供給するためのATC用エアー供給路としているため、構成の合理化を図ることができ、エアー供給路の形成にかかるコストを低減することができる。
さらに、請求項3に記載の発明によれば、アンクランプ状態においては、接続路が引き上げ軸と共にスライドしたことによって、接続路とエアー供給路との連通状態が遮断されるように構成しているため、工具交換時にドローバーの前端際に切削液が残っていたとしても、当該切削液がエアーと共に噴き出したりしない。
According to the present invention, the pull-up shaft is provided with a connection path that branches off from the fluid supply path and extends in the radial direction of the main shaft, and communicates with the housing and the main shaft at least in the clamped state. Since there is an air supply path for supplying air into the tool holder via the cutting fluid supply path, the cutting that remains inside the tool holder supply path and the lifting shaft cutting fluid supply path when changing tools Only the liquid needs to be removed. Therefore, the cutting fluid can be removed in a shorter time than before, the machining efficiency can be improved, and less air is required to remove the cutting fluid. Cost can also be reduced. Moreover, since a device for sucking out the cutting fluid in the supply path is not required, the cost can be reduced.
According to the invention described in
Furthermore, according to the invention described in
以下、本発明の一実施形態となる主軸装置について、図面にもとづき詳細に説明する。
図1は、工具ホルダ70をクランプした状態における主軸装置1の軸方向での断面を示した説明図であり、図2は、ATC用エアー供給路20が現れる位置での主軸装置1の軸方向での断面を示した説明図である。図3は、工具ホルダ70をアンクランプした状態における主軸装置1の軸方向での断面を示した説明図である。
Hereinafter, a spindle device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is an explanatory view showing a cross section in the axial direction of the spindle device 1 in a state where the
主軸装置1は、主軸4を軸支する構成や工具ホルダ70をクランプ/アンクランプする構成に関しては従来周知な主軸装置と同様の構成を備えており、ハウジング2内に設置された複数の軸受3、3・・により、前後方向を軸として回転可能に軸支される中空状の主軸4を備えてなる。また、主軸4の内部には、前後方向へ進退動作するドローバー9、ドローバー9の前側に位置し、ドローバー9の進退動作に連動して前後方向へスライドする引き上げ軸8、及び引き上げ軸8のスライドに伴い拡縮動作するコレット7が設置されている。さらに、主軸4の前端には、工具を保持するテーパ形状の工具ホルダ70を差し込み可能なテーパ穴5が形成されている。そして、図示しない制御装置による制御のもと、ドローバー9が進退動作することによって引き上げ軸8がスライドし、ひいてはコレット7が拡縮して、テーパ穴5へ差し込まれた工具ホルダ70のプルスタッド71をクランプ/アンクランプするようになっている。なお、プルスタッド71及び工具ホルダ70の軸心には供給路72が設けられており、該供給路72内へ供給された流体を工具側へ導くようになっている。
The spindle device 1 has the same configuration as the conventionally known spindle device with respect to the configuration for supporting the
ここで、本発明の要部となる供給路72へクーラント及びエアーを供給する構成、及び工具交換時にテーパ穴5内へエアーを供給する構成に関して詳述する。
引き上げ軸8の軸心部には、工具ホルダ70をクランプした状態でプルスタッド71の後端に同軸で当接する共有流路10が軸方向に沿って形成されており、プルスタッド71との当接状態で供給路72と連通するようになっている。また、ドローバー9の軸心部には、引き上げ軸8の共有流路10から同軸で延びるクーラント供給路11が軸方向に沿って延設されている。また、引き上げ軸8の前後方向での略中央部には、共有流路10から主軸4の径方向へ延びる接続路12が設けられており、該接続路12内には、クーラントが接続路12を越えて後述するスルーエアー供給路19側へ流入することを防止するためのチェック弁13が設置されている。なお、クーラント供給路11はハウジング2の後端部まで延設されており、図示しないクーラント供給管と接続されている。また、クーラント供給路11内には、図示しないチェック弁が設置されており、クーラント供給路11へのクーラントの供給を停止した際、クーラント供給路11内においてチェック弁よりも上流側にあるクーラントが、チェック弁を越えて下流側へ流入する事態を防止可能となっている。
Here, a configuration for supplying the coolant and air to the
In the axial center portion of the lifting
一方、ハウジング2の前端部には、主軸4を挿通させた状態でハウジング2の前面を覆うように取り付けられたキャップ30が設けられており、キャップ30には、第1エアー供給路15が主軸4の径方向に沿って設けられている。そして、該第1エアー供給路15は、その外周側部(下流側の端部)において、ハウジング2の外周部に設けられた第2エアー供給路16と接続されている。なお、第2エアー供給路16は、主軸4の軸方向に沿ってハウジング2の後端部まで延設されており、図示しないエアー供給管等に接続されている。
On the other hand, a
また、主軸4の前端部には、ハウジング2への軸支状態において第1エアー供給路15の内周側と連通する分岐路17が、主軸4の径方向に沿って設けられており、該分岐路17内には、クーラントが分岐路17を越えて第1エアー供給路15側へ流入することを防止するためのチェック弁18が設置されている。さらに、分岐路17は、その下流端において2つの流路に分岐しており、一方の流路は、供給路72へエアーを供給するためのスルーエアー供給路19となっている。該スルーエアー供給路19は、主軸4の前部内を前後方向へ延設されており、その下流部は、主軸4の径方向内側へ屈曲した後、主軸4の内周面における引き上げ軸8のスライド範囲内であって、工具ホルダ70のクランプ時(引き上げ軸8が後退位置にある時)に接続路12と連通する位置に開口している。また、他方の流路は、工具交換時にテーパ穴5内への切粉等の侵入防止やテーパ穴5内の清掃用のエアーを供給するためのATC用エアー供給路20となっており、該ATC用エアー供給路20の下流端は、テーパ穴5の内周面に開設された開口20aに連通している。
In addition, a
上記流体供給機構を備えた主軸装置1では、工具ホルダ70をクランプして加工を行っている間、図示しない制御装置による制御のもと、クーラント供給路11へクーラントを供給し、共有流路10を介して供給路72内へ、ひいては工具側へクーラントを供給する。このとき接続路12とスルーエアー供給路19とは連通しているが、チェック弁13によってクーラントのスルーエアー供給路19への流入は阻止されている。
In the spindle device 1 provided with the fluid supply mechanism, while the
その後、工具交換を行う段になると、クーラント供給路11へのクーラントの供給を停止するとともに、第2エアー供給路16へとエアーを供給する。すると、供給されたエアーは、第2エアー供給路16から第1エアー供給路15を介して分岐路17へ至り、スルーエアー供給路19を通ってチェック弁13を通過し、接続路12から共有流路10へと流れ込み、最終的に供給路72内へと至るため、共有流路10及び供給路72内に残留するクーラントは当該エアーによって除去される。このとき、ATC用エアー供給路20へもエアーは流れ込もうとするものの、開口20aは工具ホルダ70によって閉塞されているため、エアーは効率よくスルーエアー供給路19へと流入する。
Thereafter, when the tool is changed, supply of the coolant to the
そして、クーラントの除去が終了すると、ドローバー9を介して引き上げ軸8を前方へスライドさせ、コレット7を拡開させて工具ホルダ70をアンクランプとし、別の工具ホルダに装着された工具に工具交換する。このとき、引き上げ軸8のスライドに伴って接続路12も前方へ移動するため、スルーエアー供給路19と接続路12との連通状態が遮断され、共有流路10へのエアーの供給が停止となる。したがって、工具ホルダ70を引き抜く際にドローバー9の前端際にクーラントが残っていたとしても、当該クーラントがエアーと共に噴き出したりしない。また、工具ホルダ70の引き抜きに伴い、第2エアー供給路16へと供給されるエアーは、第1エアー供給路15から分岐路17をへて、今度はATC用エアー供給路20を通って開口20aからテーパ穴5内へ吹き出す。したがって、工具交換中は、当該エアーにより、テーパ穴5内への切粉等の侵入を防止しつつ、テーパ穴5内が清掃されることになる。
When the removal of the coolant is completed, the lifting
以上のような構成を有する主軸装置1によれば、ドローバー9の前方に設置され、ドローバー9の進退動作によってコレット7を拡縮させる引き上げ軸8に、軸方向に沿って設けられた共有流路10から分岐する接続路12を径方向へと設けており、当該接続路12にスルーエアー供給路19を接続している。そのため、工具交換する際、工具ホルダ70の供給路72及び引き上げ軸8の共有流路10の内部に残留するクーラントのみを除去すればよい。したがって、従来よりもクーラントの除去を短時間で行うことができ、加工効率を向上することができるし、クーラントの除去に必要なエアーも少量ですむため、エアーの消費量の低減、ひいてはコストの低減をも図ることができる。また、供給路72内のクーラントを吸い出すような装置も必要としないため、コスト高も抑えることができる。
According to the spindle device 1 having the above-described configuration, the
また、第1エアー供給路15の下流側に分岐路17を設けており、一方をスルーエアー供給路19、他方をATC用エアー供給路20とし、第1エアー供給路15及び第2エアー供給路16を共用する構成としているため、構成の合理化を図ることができ、エアーの供給に係る各供給路15、16、19、20の形成にかかるコストを低減することができる。
さらに、引き上げ軸8のスライドに伴って接続路12も前方へ移動することを利用して、アンクランプ状態においてはスルーエアー供給路19と接続路12との連通状態が遮断され、共有流路10へのエアーの供給が停止となるように構成している。したがって、工具ホルダ70を引き抜く際にドローバー9の前端際にクーラントが残っていたとしても、当該クーラントがエアーと共に噴き出したりしない。
加えて、接続路12や分岐路17の内部にチェック弁13、18が設置されているため、クーラントのエアー供給路内への侵入を防止することができる。
Further, a
Further, by utilizing the fact that the
In addition, since the
なお、本発明に係る主軸装置は、上記実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、クーラントやエアー等といった各流体の供給に係る構成について、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、必要に応じて適宜変更することができる。 The spindle device according to the present invention is not limited to the aspect of the embodiment described above, and the configuration related to the supply of each fluid such as coolant and air is necessary without departing from the spirit of the present invention. It can be changed accordingly.
たとえば、上記実施形態では、同じ第1エアー用流路15、及び第2エアー用流路16からスルーエアー用流路19とATC用エアー流路20とを分岐させるように構成しているが、分岐させるのではなく、スルーエアー用流路19とATC用エアー流路20とを夫々別途独立にエアーの供給源まで延設するように構成することも可能であるし、ATC用エアー流路20を設けないとしても何ら問題はない。
For example, in the above embodiment, the through
また、上記実施形態では、工具ホルダ70のアンクランプ時に、引き上げ軸8のスライドに伴い共有流路10とスルーエアー用流路19との連通状態が遮断されるように構成しているが、たとえばスルーエアー用流路19の下流端の開口を軸方向に長い長円状としたり、下流端に分岐部を設けて2つの開口を開設する等によって、アンクランプ時も共有流路10とスルーエアー用流路19との連通状態が維持されるように構成することも可能である。
さらに、上記実施形態では、ドローバー9内に設けられている切削液流路にクーラントを供給するように構成しているが、潤滑油等の他の切削液を供給するように構成することも可能である。
In the above embodiment, when the
Further, in the above embodiment, the coolant is supplied to the cutting fluid flow path provided in the
1・・主軸装置、2・・ハウジング、3・・軸受、4・・主軸、5・・テーパ穴(装着穴)、7・・コレット、8・・引き上げ軸、9・・ドローバー、10・・共有流路(切削液供給路)、11・・クーラント供給路(切削液供給路)、12・・接続路、13・・チェック弁、15・・第1エアー供給路(エアー供給路)、16・・第2エアー供給路(エアー供給路)、17・・分岐路(エアー供給路)、18・・チェック弁、19・・スルーエアー供給路(エアー供給路)、20・・ATC用エアー供給路(エアー供給路)、20a・・開口、30・・キャップ(ハウジング)。
1 ··
Claims (3)
前記引き上げ軸に、前記流体供給路から分岐し前記主軸の径方向へ延びる接続路を設けるとともに、前記ハウジング及び前記主軸に、少なくともクランプ状態において前記接続路に連通し、前記接続路及び前記引き上げ軸内の前記切削液供給路を介して前記工具ホルダ内にエアーを供給するためのエアー供給路を設けたことを特徴とする主軸装置。 A housing and a main shaft that is pivotally supported by the housing and rotates with a tool holder attached to the front end, a draw bar that moves forward and backward in the axial direction in the main shaft, and a front side of the draw bar, A pulling shaft that slides in the axial direction in conjunction with the advance and retreat operation of the draw bar, and a collet that expands and contracts according to the slide of the pulling shaft and clamps / unclamps the tool holder, and the pulling shaft and the A spindle device provided with a cutting fluid supply path for supplying cutting fluid into the tool holder in a clamped state at the axis of the draw bar,
The pull-up shaft is provided with a connection path branched from the fluid supply path and extending in the radial direction of the main shaft, and the housing and the main shaft communicate with the connection path at least in a clamped state. A spindle apparatus comprising an air supply path for supplying air into the tool holder through the cutting fluid supply path.
一方の流路を、前記接続路に連通するスルーエアー供給路とする一方、他方の流路を、前記工具ホルダが装着される装着穴の内周面に開設された開口に連通し、前記工具ホルダの交換時に前記装着穴内へエアーを供給するためのATC用エアー供給路としたことを特徴とする請求項1に記載の主軸装置。 The air supply path is branched into two flow paths inside the housing or the main shaft,
One flow path is a through air supply path communicating with the connection path, while the other flow path is communicated with an opening formed in an inner peripheral surface of a mounting hole in which the tool holder is mounted, 2. The spindle device according to claim 1, wherein the spindle device is an ATC air supply passage for supplying air into the mounting hole when replacing the holder.
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