JP2015016519A - 主軸ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】主軸本体の先端側の振動を効率よく減衰させることが簡単な構成で実施できる主軸ユニットを提供する。
【解決手段】工具を差し込まれる主軸穴１０２ａが先端に形成され且つ主軸穴１０２ａと基端との間を連通する連通穴１０２ｂが形成されたアッセンブリブロック１０２と、前記ブロック１０２を内装する取付穴１０１ａが先端に形成され且つ当該ブロック１０２の連通穴１０２ｂと基端側との間を貫通する貫通穴１０１ｂが形成された主軸本体１０１と、ロッド１１３と、ロッド１１３の基端側に取り付けられたフランジ部材１１６と、ロッド１１３の先端側を摺動移動可能に支持するブシュ１１４と、ロッド１１３の移動に伴って工具を着脱可能に把持する把持装置１１０と、ブシュ１１４とフランジ部材１１６との間に配設された皿ばね１１９と、前記ブロック１０２の外周面の取付溝１０２ｃに設けられた振動減衰装置１２０とを備えた主軸ユニット１００とした。
【選択図】図３

Description

本発明は、主軸ユニットに関し、特に、横中ぐり盤に適用すると、極めて有益なものである。

横中ぐり盤は、ワークに形成された深穴の拡径加工や仕上加工等を施すことができるようにするため、主軸本体の長さが長くなると共に、上記穴の直径よりも主軸本体の直径サイズを大きくすることができないことから、主軸本体の先端側に振動を生じやすく、切削能力を高めることが難しかった。

そこで、例えば、下記特許文献１においては、主軸本体の貫通穴の軸方向中央部分に減衰要素となる緩衝部材を設けることにより、主軸本体の振動を減衰させて、切削能力を高めるようにした主軸ユニットを提案している。

特開２０１０−２０１５８７号公報 特開２００９−１９０１４１号公報

ところで、前記特許文献１に記載されている主軸ユニットにおいては、減衰要素となる緩衝部材を主軸本体の貫通穴の軸方向中央部分に設けているため、振動の大きい主軸本体の先端側で減衰効果を十分に発現しにくくなってしまっている。そこで、主軸本体の貫通穴の先端側に振動減衰手段を設けるようにすることが考えられるが、工具を着脱可能に把持するコレットと、主軸の内部でロッドを介して上記コレットを付勢する皿ばねとの間に上記振動減衰手段が位置してしまい、当該振動減衰手段に上記皿ばねの付勢力が加わってしまうことから、当該振動減衰手段を上記皿ばねの付勢力に耐え得るようにしなければならず、煩雑な構成になってしまう。

このような問題は、横中ぐり盤に適用される主軸ユニットに限らず、立て中ぐり盤等の中ぐり盤に適用される主軸ユニットを始めとして、主軸本体の先端に工具を装着する主軸ユニットを備える工作機械であれば、上述と同様にして生じ得ることである。

このようなことから、本発明は、主軸本体の先端側の振動を効率よく減衰させることが簡単な構成で実施できる主軸ユニットを提供することを目的とする。

前述した課題を解決するための、第一番目の発明に係る主軸ユニットは、工具の基端側を差し込まれる主軸穴が先端に形成されると共に、当該主軸穴と基端との間を連通する連通穴が形成されたアッセンブリブロックと、前記アッセンブリブロックを内装する取付穴が先端に形成されると共に、当該アッセンブリブロックの前記連通穴と基端側との間を貫通する貫通穴が形成された主軸本体と、前記主軸本体の先端側と基端側との間を連絡するように当該主軸本体の前記貫通穴及び前記アッセンブリブロックの前記連通穴の内部に配設されて当該主軸本体の軸方向に沿って移動可能なロッドと、前記ロッドの基端側に取り付けられたフランジ部材と、前記アッセンブリブロックの前記連通穴の内部の基端側に取り付けられて前記ロッドを摺動移動可能に支持するブシュと、前記アッセンブリブロックの前記連通穴内の先端側に配設されて、前記主軸本体の先端側への前記ロッドの移動に伴って前記工具の基端部を着脱可能に開放し、前記主軸本体の基端側への前記ロッドの移動に伴って前記工具の基端側を把持する工具把持手段と、前記ブシュと前記フランジ部材との間に配設されて当該ブシュと当該フランジ部材とを離反させる方向へ付勢する付勢手段と、前記アッセンブリブロックの外周面に形成された取付溝の内部に設けられて振動を減衰させる振動減衰手段とを備えていることを特徴とする。

また、第二番目の発明に係る主軸ユニットは、第一番目の発明において、前記アッセンブリブロックの前記取付溝が、前記連通穴の径方向外側部分及び前記主軸穴の軸方向中程の径方向外側部分の少なくとも一方の部分に形成されていることを特徴とする。

そして、第三番目の発明は、第一番目又は第二番目の発明の主軸ユニットが設けられていることを特徴とするラムストックである。

そして、第四番目の発明は、第一番目又は第二番目の発明の主軸ユニットが設けられたラムストックを備えていることを特徴とする工作機械である。

そして、第五番目の発明は、第四番目の発明において、横中ぐり盤であることを特徴とする工作機械である。

本発明に係る主軸ユニットは、アッセンブリブロックに振動減衰手段が配設されている、すなわち、主軸本体の先端寄りに振動減衰手段が配設されることから、主軸本体の先端側の大きな振動を効率よく減衰することができると共に、アッセンブリブロックの取付溝の内部に振動減衰手段を配設するようにしたことから、振動減衰手段が主軸本体の先端寄りに位置していても、付勢手段の付勢力が振動減衰手段に加わることはない。このため、本発明に係る主軸ユニットにおいては、振動減衰手段を付勢手段の付勢力に耐え得るようにする必要がないので、簡単な構成にすることができる。したがって、本発明に係る主軸ユニットによれば、主軸本体の先端側の振動を効率よく減衰させることが簡単な構成で実施できる。

本発明に係る主軸ユニットを横中ぐり盤に適用した場合の主な実施形態の全体概略構成図である。 図１の横中ぐり盤の主軸ユニットの内部構造を表す断面図である。 図２の矢線 III部の抽出拡大図である。

本発明に係る主軸ユニットの実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明は、図面に基づいて説明する以下の実施形態のみに限定されるものではない。

〈主な実施形態〉
本発明に係る主軸ユニットを横中ぐり盤に適用した場合の主な実施形態を図１〜３に基づいて説明する。

図１に示すように、ベッド１１上には、コラムベース１２が設けられており、当該コラムベース１２は、当該ベッド１１に対してガイドレール１１ａを介して当該ベッド１１の長手方向に沿って移動することができるようになっている。前記コラムベース１２の上部には、コラム１３が立設されている。

前記コラム１３の側面には、サドル１４が設けられており、当該サドル１４は、当該コラム１３に対してガイドレール１３ａを介して鉛直方向に沿って移動することができるようになっている。前記サドル１４の側面には、ラムストック１５が設けられており、当該ラムストック１５は、当該サドル１４に対してガイドレール１４ａを介して前記コラムベース１２の移動方向と直交する水平方向に沿って移動することができるようになっている。

前記ラムストック１５には、当該ラムストック１５の移動方向と平行をなす方向に沿って主軸ユニット１００が貫通しており、当該主軸ユニット１００は、先端側が当該ラムストック１５から外方へ繰り出し可能に突出すると共に、当該ラムストック１５に対して回転可能に支持されている。

図２，３に示すように、前記主軸ユニット１００の主軸本体１０１の内部の先端（図２，３中、左端）には、円筒状をなすアッセンブリブロック１０２を内装する取付穴１０１ａが当該主軸本体１０１と同軸をなすようにして形成されている。前記主軸本体１０１の前記取付穴１０１ａ内に一体的に取り付けられた前記アッセンブリブロック１０２の内部の先端（図２，３中、左端）には、工具の基端側を差し込まれる主軸穴１０２ａが当該アッセンブリブロック１０２と同軸をなすようにして形成されている。

前記アッセンブリブロック１０２の内部には、前記主軸穴１０２ａと基端（図２，３中、右端）との間を連通する連通穴１０２ｂが当該アッセンブリブロック１０２と同軸をなすようにして形成されている。前記主軸本体１０１の内部には、前記取付穴１０１ａに内装された前記アッセンブリブロック１０２の前記連通穴１０２ｂと当該主軸本体１０１の基端側（図２中、右側）との間を貫通する貫通穴１０１ｂが当該主軸本体１０１と同軸をなすようにして形成されている。

前記アッセンブリブロック１０２の前記連通穴１０２ｂの先端側、すなわち、前記主軸穴１０２ａ側（図３中、左側）には、工具の基端側を着脱可能に把持する工具把持手段である把持装置１１０のケーシング１１１が嵌合している。前記把持装置１１０の前記ケーシング１１１の内部には、コレット１１２が前記主軸本体１０１の軸方向に沿って移動可能に設けられている。

前記主軸本体１０１の前記貫通穴１０１ｂ及び前記把持装置１１０の前記ケーシング１１１の内部には、当該主軸本体１０１の先端側と基端側との間を連絡するロッド１１３が当該主軸本体１０１と同軸をなすようにして配設されており、当該ロッド１１３は、先端側（図２，３中、左側）が上記把持装置１１０の前記コレット１１２の基端側（図２，３中、右側）に係合している。前記アッセンブリブロック１０２の前記連通穴１０２ｂの内部の基端側、すなわち、前記主軸本体１０１の前記貫通穴１０１ｂ側（図２，３中、右側）には、前記ロッド１１３の先端寄り（図２，３中、左寄り）を摺動移動可能に支持するブシュ１１４が嵌合している。

図２に示すように、前記ロッド１１３の基端寄り（図２中、右寄り）の外周面には、環状をなすフランジ部材１１６が当該ロッド１１３と同軸をなして一体的に取り付けられており、当該フランジ部材１１６は、前記主軸本体１０１の前記貫通穴１０１ｂに対して摺動移動できるように差し込まれている。

前記ロッド１１３の基端側（図２中、右側）は、前記ラムストック１５に内蔵された図示しない油圧駆動装置に連結されており、当該油圧駆動装置は、上記ロッド１１３を前記主軸本体１０１の前記貫通穴１０１ｂ内で軸方向に沿って往復移動させることができるようになっている。

前記ロッド１１３の外周面の、前記ブシュ１１４と前記フランジ部材１１６との間には、付勢手段である複数の皿ばね１１９が差し込まれており、当該皿ばね１１９は、上記ブシュ１１４と上記フランジ部材１１６とを離反させる方向へ付勢、すなわち、上記ブシュ１１４によって、上記フランジ部材１１６を介して上記ロッド１１３を基端側（図２中、右側）へ移動させる方向へ付勢することができるようになっている。

図３に示すように、前記アッセンブリブロック１０２の外周面の、前記連通穴１０２ｂの径方向外側部分と、前記主軸穴１０２ａの軸方向中程の径方向外側部分とには、取付溝１０２ｃ，１０２ｄが周方向全長にわたって形成されている。前記アッセンブリブロック１０２の前記取付溝１０２ｃ，１０２ｄの内部には、例えば、前記特許文献２等に記載されているような、振動を減衰させる振動減衰手段である振動減衰装置１２０が取り付けられている。

このような本実施形態に係る主軸ユニット１００を備えた横中ぐり盤１０においては、前記フランジ部材１１６を介した前記皿ばね１１９の付勢力に抗して前記ロッド１１３を前記主軸本体１０１の先端側（図２，３中、左側）へ向けて移動させるように前記油圧駆動装置を作動させることにより、前記把持装置１１０の前記コレット１１２の先端側を前記ケーシング１１１内から押し出して拡径し、工具の基端側を上記アッセンブリブロック１０２の前記主軸穴１０２ａに差し込んで当該工具の基端部を上記コレット１１２の先端側に入れ込んだ後、前記皿ばね１１９の付勢力によって前記ロッド１１３を上記主軸本体１０１の基端側（図２，３中、右側）へ向けて移動させるように前記油圧駆動装置の作動を切り換えることにより、上記コレット１１２の先端側を工具の基端部と共に上記ケーシング１１１内に引き込んで縮径し、工具の基端側を上記アッセンブリブロック１０２の上記主軸穴１０２ａの内周面に密接させるように当該工具を把持する。

なお、再び、前記フランジ部材１１６を介した前記皿ばね１１９の付勢力に抗して前記ロッド１１３を前記主軸本体１０１の先端側（図２，３中、左側）へ向けて移動させるように前記油圧駆動装置を作動させることにより、前記把持装置１１０の前記コレット１１２の先端側を工具の基端部と共に前記ケーシング１１１内から押し出して当該コレット１１２の先端側を改めて拡径すると、上記工具の基端部が当該コレット１１２の把持から開放され、上記アッセンブリブロック１０２の前記主軸穴１０２ａから上記工具を取り外すことができる。

そして、前記主軸ユニット１００を回転駆動して工具を回転させると共に、前記ベッド１１に対する前記コラムベース１２の移動、前記コラム１３に対する前記サドル１４の移動、前記サドル１４に対する前記ラムストック１５の移動によって、工具を三次元的に移動させることにより、ワークに対して中ぐり加工を施すことができる。

このとき、前記主軸ユニット１００は、前記アッセンブリブロック１０２に前記振動減衰装置１２０が配設されている、すなわち、前記主軸本体１０１の先端寄りに前記振動減衰装置１２０が配設されていることから、上記中ぐり加工に伴って生じる上記主軸本体１０１の先端側の大きな振動が効率よく減衰される。

また、前記アッセンブリブロック１０２の前記取付溝１０２ｃ内に前記振動減衰装置１２０を配設するようにしたことから、当該振動減衰装置１２０が前記主軸本体１０１の先端寄りに位置していても、前記皿ばね１１９の付勢力が上記振動減衰装置１２０に加わることはない。

このため、本実施形態に係る横中ぐり盤１０においては、前記振動減衰装置１２０を前記皿ばね１１９の付勢力に耐え得るようにする必要がないので、前記主軸ユニット１００を簡単な構成にすることができる。

したがって、本実施形態に係る横中ぐり盤１０の主軸ユニット１００によれば、主軸本体１０１の先端側の振動を効率よく減衰させることが簡単な構成で実施できる。

また、前記アッセンブリブロック１０２の外周面の、前記連通穴１０２ｂの径方向外側部分と、前記主軸穴１０２ａの軸方向中程の径方向外側部分とに形成した前記取付溝１０２ｃ，１０２ｄの内部に前記振動減衰装置１２０を取り付けるようにしたことから、当該アッセンブリブロック１０２の上記主軸穴１０２ａの軸方向先端側及び基端側の径方向外側部分の厚さ（肉厚）を減少させることがないので、当該アッセンブリブロック１０２の上記主軸穴１０２ａの内周面に工具の基端側を強固に密着させることができ、当該工具を安定して把持することがより確実にできる。

〈他の実施形態〉
なお、前述した実施形態においては、前記アッセンブリブロック１０２の外周面の、前記連通穴１０２ｂの径方向外側部分と、前記主軸穴１０２ａの軸方向中程の径方向外側部分との両方に前記取付溝１０２ｃ，１０２ｄを形成して前記振動減衰装置１２０をそれぞれ取り付けるようにしたが、他の実施形態として、各種加工条件によっては、例えば、前記アッセンブリブロック１０２の外周面の、前記連通穴１０２ｂの径方向外側部分と、前記主軸穴１０２ａの軸方向中程の径方向外側部分とのいずれか一方のみに取付溝を形成して前記振動減衰装置１２０を取り付けるようにすることも可能である。

また、前述した実施形態においては、横中ぐり盤１０に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、立て中ぐり盤等の中ぐり盤を始めとして、主軸本体の先端に工具を装着する主軸ユニットを備える工作機械であれば、前述した実施形態の場合と同様にして適用することができる。

しかしながら、前述した実施形態のように、横中ぐり盤に適用すると、本発明に係る主軸ユニットの作用効果を最も顕著に発現させることができるので、非常に好ましい。

本発明に係る主軸ユニットは、主軸本体の先端側の振動を効率よく減衰させることが簡単な構成で実施できるので、例えば、金属加工産業等において、極めて有益に利用することができる。

１０ 横中ぐり盤
１１ ベッド
１１ａ ガイドレール
１２ コラムベース
１３ コラム
１３ａ ガイドレール
１４ サドル
１４ａ ガイドレール
１５ ラムストック
１００ 主軸ユニット
１０１ 主軸本体
１０１ａ 取付穴
１０１ｂ 貫通穴
１０２ アッセンブリブロック
１０２ａ 主軸穴
１０２ｂ 連通穴
１０２ｃ，１０２ｄ 取付溝
１１０ 把持装置
１１１ ケーシング
１１２ コレット
１１３ ロッド
１１４ ブシュ
１１６ フランジ部材
１１９ 皿ばね
１２０ 振動減衰装置

Claims (5)

1. 工具の基端側を差し込まれる主軸穴が先端に形成されると共に、当該主軸穴と基端との間を連通する連通穴が形成されたアッセンブリブロックと、
   前記アッセンブリブロックを内装する取付穴が先端に形成されると共に、当該アッセンブリブロックの前記連通穴と基端側との間を貫通する貫通穴が形成された主軸本体と、
   前記主軸本体の先端側と基端側との間を連絡するように当該主軸本体の前記貫通穴及び前記アッセンブリブロックの前記連通穴の内部に配設されて当該主軸本体の軸方向に沿って移動可能なロッドと、
   前記ロッドの基端側に取り付けられたフランジ部材と、
   前記アッセンブリブロックの前記連通穴の内部の基端側に取り付けられて前記ロッドを摺動移動可能に支持するブシュと、
   前記アッセンブリブロックの前記連通穴内の先端側に配設されて、前記主軸本体の先端側への前記ロッドの移動に伴って前記工具の基端部を着脱可能に開放し、前記主軸本体の基端側への前記ロッドの移動に伴って前記工具の基端側を把持する工具把持手段と、
   前記ブシュと前記フランジ部材との間に配設されて当該ブシュと当該フランジ部材とを離反させる方向へ付勢する付勢手段と、
   前記アッセンブリブロックの外周面に形成された取付溝の内部に設けられて振動を減衰させる振動減衰手段と
   を備えていることを特徴とする主軸ユニット。
2. 請求項１に記載の主軸ユニットにおいて、
   前記アッセンブリブロックの前記取付溝が、前記連通穴の径方向外側部分及び前記主軸穴の軸方向中程の径方向外側部分の少なくとも一方の部分に形成されている
   ことを特徴とする主軸ユニット。
3. 請求項１又は請求項２に記載の主軸ユニットが設けられている
   ことを特徴とするラムストック。
4. 請求項１又は請求項２に記載の主軸ユニットが設けられたラムストックを備えている
   ことを特徴とする工作機械。
5. 請求項４に記載の工作機械において、
   横中ぐり盤である
   ことを特徴とする工作機械。

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