JP2018167335A - Spindle device and machine tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主軸装置と工作機械に関する。 The present invention relates to a spindle device and a machine tool.
特許文献1に記載の工作機械は、主軸、ドローバ、バネ、把持部、アンクランプ操作部等を備える。主軸は中空状に形成する。ドローバは主軸内に軸方向に移動可能に設ける。バネは主軸内に設けドローバを把持方向(上側)へ付勢する。把持部はドローバ下部に設け工具ホルダを把持する。アンクランプ操作部はドローバをバネ力に抗して押し下げる。ドローバを押し下げると、把持部は工具ホルダの把持を解除する。ドローバが下方位置から上方に移動すると、把持部は工具ホルダを把持する。
The machine tool described in
アンクランプ操作部は、ピン、レバー部材、アンクランプカム、ローラ等を備える。ピンは、ドローバ上部にドローバの軸線方向に直交する方向の両側に延出して設ける。ピンの両端部は、主軸周壁に設けた一対の長孔から外方へ突出する。一対の長孔は主軸の軸方向に長く、主軸周壁の互いに対向する位置に設ける。レバー部材は略L字状に形成し、主軸ヘッドに設けた支軸を中心に回動可能に支持する。レバー部材の一端部である短い方の端部の先端部は平面視二股状に形成し、ピンと当接可能である。アンクランプカムはレバー部材の他端部側面に固定する。ローラはZ軸モータの支持部材に固定する。該支持部材は工作機械の立柱に固定する。 The unclamp operation unit includes a pin, a lever member, an unclamp cam, a roller, and the like. The pins are provided on the upper part of the draw bar so as to extend on both sides in the direction orthogonal to the axial direction of the draw bar. Both end portions of the pin protrude outward from a pair of long holes provided in the main shaft peripheral wall. The pair of long holes are long in the axial direction of the main shaft and are provided at positions facing each other on the main shaft peripheral wall. The lever member is formed in a substantially L shape, and is supported so as to be rotatable about a spindle provided on the spindle head. The tip of the short end, which is one end of the lever member, is formed in a bifurcated shape in plan view and can come into contact with the pin. The unclamp cam is fixed to the side surface of the other end of the lever member. The roller is fixed to a support member of the Z-axis motor. The support member is fixed to the upright column of the machine tool.
主軸ヘッドの昇降動作で、ローラは、アンクランプカムのカム面と相対的に摺動可能である。ローラとアンクランプカムの相対的な摺動で、レバー部材は回動する。レバー部材がピンを押し下げると、ドローバは長孔をガイドとして下方向へ移動する。把持部は工具ホルダの把持を解除する。レバー部材が逆方向に回動すると、ピンはバネ力で上方向へ移動する。把持部は工具ホルダを把持する。 The roller is slidable relative to the cam surface of the unclamp cam by the raising / lowering operation of the spindle head. The lever member is rotated by the relative sliding of the roller and the unclamp cam. When the lever member pushes down the pin, the draw bar moves downward using the elongated hole as a guide. The gripping part releases the grip of the tool holder. When the lever member rotates in the reverse direction, the pin moves upward by a spring force. The gripping part grips the tool holder.
上記工作機械の主軸構造は、ドローバが主軸内で軸方向へ移動する構造であるので、主軸とドローバの間には隙間が有る。主軸が高速回転する際、主軸内でドローバの重心は移動する。ピンの両端部は一対の長孔を挿通するので、ドローバはピンの延出方向に倒れ易いという問題点があった。 Since the main shaft structure of the machine tool is a structure in which the draw bar moves in the axial direction within the main shaft, there is a gap between the main shaft and the draw bar. When the main shaft rotates at a high speed, the center of gravity of the draw bar moves in the main shaft. Since both ends of the pin are inserted through the pair of long holes, there is a problem that the draw bar easily falls in the extending direction of the pin.
本発明の目的は、主軸の回転バランスを安定化できる主軸装置と工作機械を提供することである。 An object of the present invention is to provide a spindle device and a machine tool that can stabilize the rotation balance of the spindle.
請求項1の主軸装置は、中空の主軸と、前記主軸の中空孔内に設け、前記主軸に装着する工具を把持する把持部と、前記主軸の側壁の互いに対向する位置に設け、前記主軸の軸線方向に対して平行に延びる一対の第一長孔と、前記主軸の前記中空孔内に前記主軸の前記軸線方向に平行に移動可能に設け、一端部が前記把持部に接続する棒状のドローバと、前記ドローバの前記一端部とは反対側の他端部側に設け、前記ドローバの長さ方向に直交する方向の両側に延出し、且つ前記一対の第一長孔を挿通する第一ピンと、前記主軸の前記中空孔内に設け、前記ドローバを、前記把持部が前記工具を挟持する第一方向に付勢するバネとを備え、前記主軸を回転自在に支持する主軸ヘッドに回動可能に軸支し、一端に前記第一ピンを押圧する為の押圧部を有するレバー部材の回動により、前記押圧部が前記第一ピンを押圧し、前記ドローバを前記バネの付勢力に抗して前記第一方向とは反対の第二方向に前記一対の第一長孔をガイドとして移動させることにより、前記把持部による前記工具の把持を解除する工作機械の主軸装置において、前記主軸の前記側壁において、前記一対の第一長孔に対して前記主軸の回転軸を中心に周方向にずれた位置に互いに対向するように設け、前記主軸の前記軸線方向に対して平行に延びる一対の第二長孔と、前記ドローバの前記他端部側に設け、前記第一ピンの延出方向に対して交差する方向の両側に延出し、且つ前記一対の第二長孔を挿通する第二ピンとを備え、前記第一長孔は、前記第一ピンの前記第一長孔の幅方向への移動を規制し、前記第二長孔は、前記第二ピンの前記第二長孔の幅方向への移動を規制することを特徴とする。ドローバは、主軸の中空孔内を軸線方向に平行に移動可能に設けるので、ドローバと主軸の内周面との間に隙間が有る。主軸回転時、遠心力でドローバの重心は移動する。本発明の主軸装置は、ドローバの他端部側に、第一ピンと、該第一ピンの延出方向に対して直交する方向の両側に延出する第二ピンを備える。更に主軸装置は、主軸の側壁において、一対の第一長孔に対して、主軸の回転軸を中心に周方向にずれた位置に、第二ピンを挿通する一対の第二長孔を備える。第一長孔は、第一ピンの第一長孔の幅方向への移動を規制し、第二長孔は、第二ピンの第二長孔の幅方向への移動を規制する。主軸回転時、仮にドローバが第一ピンの延出方向へ倒れようとした時、第二長孔は、第一ピンの延出方向に対して交差する方向に延出する第二ピンの第二長孔の幅方向への移動を規制する。故に主軸装置はドローバが重心の移動により倒れるのを防止できるので、主軸の回転バランスを維持できる。主軸装置は主軸の回転バランスを維持できるので、回転バランスが崩れることによる振動、騒音、切削精度の低下を防止できる。「主軸に装着する工具」とは、例えば工具を保持する工具ホルダであって、主軸に装着する工具ホルダを意味する。
The spindle device according to
請求項2の主軸装置の前記一対の第二長孔は、前記主軸の前記側壁において、前記一対の長孔に対して前記主軸の回転軸を中心に周方向に90°ずれた位置に互いに対向するように設け、前記一対の第二ピンは、前記第一ピンの延出方向に対して直交する方向の両側に延出するとよい。仮にドローバが第一ピンの方向に倒れようとした場合、第一ピンに対して直交する方向に位置する第二ピンも第一ピンの方向に移動しようとする。このとき第二ピンは第二長孔の幅方向の両側に位置する内縁部に当接するので、ドローバが主軸内で倒れるのを確実に防止できる。 The pair of second long holes of the main shaft device according to claim 2 are opposed to each other at positions shifted by 90 ° in the circumferential direction around the rotation axis of the main shaft with respect to the pair of long holes on the side wall of the main shaft. The pair of second pins may extend on both sides in a direction orthogonal to the extending direction of the first pin. If the drawbar is about to fall in the direction of the first pin, the second pin located in the direction orthogonal to the first pin also tries to move in the direction of the first pin. At this time, since the second pin contacts the inner edge portions located on both sides in the width direction of the second long hole, it is possible to reliably prevent the drawbar from falling in the main shaft.
請求項3の工作機械は、請求項1又は2に記載の主軸装置を備えたことを特徴とする。故に工作機械は請求項1又は2に記載の効果を得ることができる。 A machine tool according to a third aspect includes the spindle device according to the first or second aspect. Therefore, the machine tool can obtain the effect of the first or second aspect.
上述した請求項1、2の発明は、任意に組み合わせることができる。例えば請求項1の全部又は一部を備えずに他の請求項2の少なくとも何れか1つの構成を備えたものとしても良い。但し特に、請求項1の構成を備えて、請求項2の少なくとも何れか1つの構成と組み合わせを備えると良い。請求項1、2の任意の構成要素を抽出し、組み合わせても良い。本出願人はこれらのような構成についても特許権を取得する意思を有する。
The inventions of
本発明の実施形態を説明する。以下説明は図中に矢印で示す左右、前後、上下を使用する。工作機械1の左右方向、前後方向、上下方向は、夫々、工作機械1のX軸方向、Y軸方向、Z軸方向である。
An embodiment of the present invention will be described. In the following description, left, right, front, back, and top and bottom indicated by arrows in the figure are used. The left-right direction, the front-rear direction, and the up-down direction of the
図1を参照し、工作機械1の構造を説明する。工作機械1は、基台(図示略)、立柱2、主軸ヘッド3、主軸装置5、工具交換装置8等を備える。立柱2は基台上部後方に立設する。主軸ヘッド3は立柱2前面に沿ってZ軸方向に昇降可能である。主軸装置5は主軸ヘッド3内部に上下方向に立てた姿勢で設ける。主軸装置5は主軸20を回転可能に支持する。主軸20は下端部に工具7(工具ホルダ70)を装着し、主軸モータ18の駆動で回転する。主軸モータ18は主軸ヘッド3上部に設ける。工具ホルダ70は工具7を取り付けて保持する。工具交換装置8は工具マガジン90と複数のグリップアーム91を備える。略円盤状の工具マガジン90は立柱2上部に設けたフレーム(図示略)に固定し、主軸ヘッド3前側に支持する。複数のグリップアーム91は工具マガジン90の外周部に放射状に設け、主軸ヘッド3側との間で揺動可能に設ける。グリップアーム91の先端部は、工具ホルダ70を着脱自在に把持する。工具交換装置8は主軸ヘッド3のZ軸方向の昇降動作に合わせてグリップアーム91を揺動し、主軸20に装着した工具ホルダ70を、次工具を保持する工具ホルダ70と交換する。
The structure of the
主軸ヘッド3は立柱2前面に設けたZ軸移動機構でZ軸方向に昇降する。Z軸移動機構は一対のZ軸リニアガイド(図示略)、Z軸ボール螺子13、Z軸モータ(図示略)を備える。Z軸リニアガイドはZ軸方向に延び且つ主軸ヘッド3をZ軸方向に案内する。Z軸ボール螺子13は一対のZ軸リニアガイドの間に配置し、上側軸受部14と下側軸受部(図示略)で回転可能に支持する。主軸ヘッド3は背面にナット16を備える。ナット16はZ軸ボール螺子13に螺合する。Z軸モータはZ軸ボール螺子13を正逆方向に回転する。故に主軸ヘッド3はナット16と共にZ軸方向に昇降する。
The
図2〜図5を参照し、主軸装置5の構造を説明する。主軸装置5は、主軸20、ドローバ40、バネ50、十字ピン60等を備える。図4に示す如く、主軸20は上下方向に延び中空状に形成する。主軸20は下端部21にテーパ穴21Aを備える。テーパ穴21Aは、工具ホルダ70のテーパ装着部72を装着する。主軸20の上端部は、主軸モータ18の出力軸18Aにカップリング19を介して連結する。主軸20は、内側に軸線に沿って中空孔22を備える。中空孔22は、下端側から上端側に向かって順に、下側収容孔23、中央収容孔24、上側収容孔25を備える。下側収容孔23は、クランプ機構部27(本発明の把持部の一例)を内側に収容する。クランプ機構部27は後述するドローバ40の下端部に接続し、ドローバ40の上下方向の移動に応じて工具ホルダ70のプルスタッド73を着脱自在に把持する(図1,図4参照)。中央収容孔24は、下側収容孔23よりも径方向外側に拡径し、後述するドローバ本体41、バネ受け部材52、バネ50を内側に収容する。上側収容孔25は、後述するドローバ延長部42を内側に収容する。
The structure of the
主軸20は周壁の上端側に、一対の第一長孔31A,31Bと、一対の第二長孔32A,32Bを軸線方向の同一位置に備える(図2,図3参照)。第一長孔31A,31Bは、主軸装置5の左右方向にて主軸20の軸線を挟んで互いに対向する。第二長孔32A,32Bは、主軸装置5の前後方向にて主軸20の軸線を挟んで互いに対向する。即ち、第二長孔32A,32Bは、第一長孔31A,31Bに対して、主軸20の軸線(回転軸)を中心に周方向に90°ずれた位置に配置する。第一長孔31A,31Bと、第二長孔32A,32Bは、主軸20の軸線方向に対して平行に延びる長孔である。第一長孔31A,31B、第二長孔32A,32Bの夫々の幅(長さ方向に直交する方向の長さ)は、後述する十字ピン60の第一ピン61と第二ピン62を上下方向にガイドできる長さで、且つ第一ピン61と第二ピン62との隙間が小さいのが望ましい。第一長孔31A,31Bは、後述する第一ピン61の両端部を内側に夫々挿通する(図2,図3,図5参照)。第二長孔32A,32Bは、後述する第二ピン62の両端部を内側に夫々挿通する(図2,図4,図5参照)。
The
主軸20は周壁の外側に、下端側から上端側に向かって順に、軸受34A,34B、スペーサ35、軸受36A,36B、固定ナット37等を備える(図2〜図4参照)。軸受34A,34B,36A,36Bは環状の一般的な球軸受であり、外輪と内輪の間に複数の球を転動可能に保持する。図1,図4に示す如く、軸受34A,34B、36A,36Bは、主軸ヘッド3内部に固定し主軸20を回転可能に支持する。スペーサ35は略円筒状に形成し、軸受34Bと軸受36Aの間に介在する。軸受34Aは、主軸20の下端部21の径方向外側に拡径した部分の上面の外周部に形成した段部21Bに対し上方から係止する。環状の固定ナット37は、軸受36Bに対して主軸20の上端側から当接し、主軸20の周壁の外面に形成した螺子部(図示略)に締結する。固定ナット37は、主軸20の下端部21の段部21Bに対して、軸受34A,34B、スペーサ35、軸受36A,36Bを押さえ付けて固定する。
The
図4に示す如く、ドローバ40は、主軸20の中空孔22内に略同心状に配置し、上下方向に移動可能に設ける。ドローバ40は、ドローバ本体41とドローバ延長部42を備える。ドローバ本体41は、中空孔22の中央収容孔24に収容する。ドローバ本体41の下端部は、クランプ機構部27に接続する。ドローバ延長部42は、ドローバ本体41の上端部に設け、ドローバ本体41の径よりも長い径を有し且つ上方向に延びる略円柱状に形成する。ドローバ延長部42は軸線方向に貫通する軸固定孔45を備える。ドローバ本体41の上端部は、ドローバ延長部42の軸固定孔45に対して下方から挿入固定する。
As shown in FIG. 4, the
ドローバ延長部42は上端側の周壁に、ピン固定孔47,48を備える。ピン固定孔47は、ドローバ延長部42の軸線方向に直交する左右方向に貫通し、ドローバ延長部42の内部で軸固定孔45と連通する。ピン固定孔48は、ドローバ延長部42の軸線方向に直交する前後方向に貫通し、ドローバ延長部42の内部で軸固定孔45と連通する。即ち、ピン固定孔47,48は、ドローバ延長部42の軸線方向に直交する方向に貫通し且つ軸固定孔45にて互いに直交する。ピン固定孔47は、後述する十字ピン60の第一ピン61を挿入する。ピン固定孔48は、後述する十字ピン60の第二ピン62を挿入する。
The
軸固定孔45は、ピン固定孔47,48と連通する部分よりも上側の内周面に螺子部(図示略)を形成する。固定螺子49は、軸固定孔45に対して上方から締結し、十字ピン60を下方に押し付けてドローバ延長部42に固定する。故に十字ピン60はドローバ延長部42と一体化する。ドローバ延長部42は、周壁の下端側の外面に周方向に延びる三本の溝を有し、該三本の溝の内側に樹脂製のリングワッシャ44を夫々配置する。リングワッシャ44は、主軸20内面に当接する。
The
ドローバ本体41は下端側に鍔部41Aとバネ受け部材52を備える。鍔部41Aは、ドローバ本体41の径方向外側に突出する鍔状に形成し、主軸20の中央収容孔24に収容する。鍔部41A下面と、中央収容孔24の下部に形成した段部24A上面との間には隙間が形成する。バネ受け部材52は有底略円筒状に形成し、底部側を上方、開口する側を下方に向けた状態で、底部に設けた孔部にドローバ本体41を挿通する。バネ受け部材52の底部下面は、ドローバ本体41の鍔部41A上面と当接する。バネ受け部材52の下端部は、中央収容孔24の段部24A上面と当接する。バネ受け部材52は中央収容孔24内に収容する後述するバネ50の下端部を受ける。
The
バネ50は略円筒状のコイルバネであり、主軸20の中央収容孔24に収容する。バネ50はドローバ本体41を内側に挿入する。バネ50の下端部は、バネ受け部材52の上面に当接する。バネ50の上端部は、ドローバ延長部42の下端部に当接する。バネ50はドローバ延長部42を上方向に付勢することで、ドローバ40を上方向に常時付勢する。
The
図2,図3,図5に示す如く、十字ピン60は平面視十字状に形成し、中央部で互いに直交する第一ピン61と第二ピン62を備える。十字ピン60は、ドローバ延長部42に設けたピン固定孔47,48に挿入固定する為、例えば二本の短軸状の第一ピン61A,61Bと、一本の長軸状の第二ピン62で構成するとよい。第二ピン62はピン固定孔48に挿入し、その両端部はピン固定孔48の両端部から外方に夫々突出する(図4参照)。第一ピン61A,61Bの夫々は、ピン固定孔47に対して両側から挿入し、ピン固定孔48に先に挿入した第二ピン62の外周面に接着剤等で固定するとよい。第一ピン61A,61Bは、ピン固定孔47の両端部から外方に夫々突出する。尚、十字ピン60はこれとは逆に、一本の長軸状の第一ピン61と、二本の短軸状の第二ピン62で構成してもよい。本実施形態は、説明の便宜上、十字ピン60を、一本の第一ピン61と一本の第二ピン62が互いに直交して連結した一部品として以下説明する。
As shown in FIGS. 2, 3, and 5, the
図2〜図5に示す如く、主軸装置5では、第一ピン61の両端部は、主軸20の上端側の周壁に設けた一対の第一長孔31A,31Bから、ドローバ40の軸線方向に直交する方向の外方(例えば左右方向)に向けて夫々延出する。第二ピン62の両端部は、主軸20の上端側の周壁に設けた一対の第二長孔32A,32Bから、ドローバ40の軸線方向に直交する方向の外方(例えば前後方向)に向けて夫々延出する。バネ50は主軸20の中空孔22内でドローバ40を強力なバネ力で上方に付勢する。故に第一ピン61の両端部は、一対の第一長孔31Aの上端部に当接し、第二ピン62の両端部は、一対の第二長孔32Aの上端部に当接する。
As shown in FIGS. 2 to 5, in the
図4に示す如く、上記構造を備える主軸装置5にて、工具ホルダ70のテーパ装着部72とプルスタッド73は主軸20のテーパ穴21Aに挿入する。テーパ穴21Aにテーパ装着部72が装着すると、クランプ機構部27の鋼球はプルスタッド73に係合する。ドローバ40はバネ50のバネ力で下方位置から上方に移動する。クランプ機構部27の鋼球はプルスタッド73に係合した状態で、テーパ穴21Aの上方に形成した径小な孔部(図示略)に移動する。故にクランプ機構部27はプルスタッド73を把持する。工具ホルダ70はドローバ40により上方へ強力に弾性付勢してクランプ状態になる。ドローバ40がクランプ機構部27を下方に押圧すると、鋼球は径小な孔部からテーパ穴21A側に移動する。故にクランプ機構部27はプルスタッド73の把持を解除する。工具ホルダ70はアンクランプ状態になる。
As shown in FIG. 4, the
図1を参照し、主軸装置5のアンクランプを操作する為のレバー部材80を説明する。レバー部材80は、主軸ヘッド3後方上部の内側に設ける。レバー部材80は略L字型に折れ曲がり、支軸81を中心に揺動自在である。支軸81は主軸ヘッド3内部に固定する。レバー部材80は縦方向レバー83と横方向レバー82を備える。縦方向レバー83は支軸81から立柱2側に対して斜め上方に延びて中間部85で上方に折曲して更に上方に延びる。横方向レバー82は支軸81から主軸装置5側に略水平に延びる。横方向レバー82は先端部に押圧部82Aを備える、押圧部82Aは平面視二股状(図示略)に形成する。押圧部82Aは主軸20を挟み込むように配置する。押圧部82A下面は、主軸20の上端側の周壁から径方向外側に突出する十字ピン60のうち第一ピン61の両端部に対して上方から当接可能である。
A
縦方向レバー83は上端部背面にアンクランプカム86を備える。アンクランプカム86は立柱2側にカム面を備える。アンクランプカム86のカム面は上側軸受部14に固定したローラ87と接離可能である。ローラ87はアンクランプカム86のカム面を摺動する。引張コイルバネ(図示略)は縦方向レバー83と主軸ヘッド3との間に弾力的に設ける。レバー部材80を右側面から見た場合、引張コイルバネはレバー部材80を時計回りに常時付勢する。故にレバー部材80は横方向レバー82の押圧部82Aによる第一ピン61の下方向への押圧を常時解除する。
The
図1を参照し、工具交換装置8による工具交換動作を説明する。主軸20のテーパ穴21Aに、工具ホルダ70のテーパ装着部72が装着した状態で、主軸ヘッド3は被削材の加工位置からATC原点に向けて上昇する。レバー部材80に設けたアンクランプカム86はローラ87に接触して上方向に摺動する。アンクランプカム86のカム面のカム形状に沿ってローラ87は摺動する。右側面から見た場合、レバー部材80は支軸81を中心に反時計回りに回転する。横方向レバー82の押圧部82Aは、第一ピン61の両端部に上方から係合してドローバ40を下方に押圧する。ドローバ40が下方に移動すると、第一ピン61の両端部は、主軸20の周壁に設けた第一長孔31A,31Bをガイドとして下方に移動する。これと同時に第二ピン62の両端部も、主軸20の周壁に設けた第二長孔32A,32Bをガイドして下方に移動する。即ち第一長孔31A,31Bと第二長孔32A,32Bは十字ピン60を下方にガイドするので、ドローバ40はバランスの良い安定した姿勢で下方に移動できる。ドローバ40はクランプ機構部27を下方に押し下げる。クランプ機構部27はプルスタッド73の把持を解除する。主軸ヘッド3が更に上昇すると、工具ホルダ70のテーパ装着部72は主軸20のテーパ穴21Aから下方に抜ける。
With reference to FIG. 1, the tool change operation | movement by the tool change apparatus 8 is demonstrated. With the
主軸ヘッド3がATC原点に到達すると、工具マガジン90は支軸(図示略)を中心に回転し、NCプログラムが指定する次工具を保持する工具ホルダ70を工具交換位置に割り出す。工具交換位置は工具マガジン90の最下方位置で且つ主軸20の下端部に近接して対向する位置である。工具交換位置に割り出した工具ホルダ70が保持する次工具は、ATC原点に移動した主軸ヘッド3下方に位置する。
When the
主軸ヘッド3はATC原点から下降を開始する。主軸ヘッド3の下降により、次工具を保持する工具ホルダ70のテーパ装着部72は、主軸20のテーパ穴21Aに挿入する。テーパ穴21Aにテーパ装着部72が挿入した状態で、主軸ヘッド3は更に下降する。レバー部材80に設けたアンクランプカム86はローラ87を下方に摺動する。アンクランプカム86のカム面のカム形状に沿ってローラ87は摺動する。右側面から見た場合、レバー部材80は支軸81を中心に時計回りに回転する。バネ50はドローバ40を押し上げる。横方向レバー82の押圧部82Aは第一ピン61から上方に離れ、ドローバ40の下方への押圧を解除する。ドローバ40はクランプ機構部27の下方への付勢を解除する。クランプ機構部27はプルスタッド73を把持する。工具交換動作は完了する。
The
図4を参照し、主軸装置5におけるドローバ40の傾き防止機能を説明する。工具ホルダ70が保持する工具7で被削材を切削加工する際、主軸20とその内部に設けたドローバ40は、主軸モータ18で例えば約16000〜20000rpmの速度で回転駆動する。ドローバ40は主軸20の中空孔22内を上下方向に移動可能に設けるので、ドローバ40と主軸20の内面の間には隙間を形成する。ドローバ40には例えば製造上の寸法誤差、長期使用による摩耗等が発生するので、ドローバ40の重心は、必ずしもドローバ40の回転軸上に位置するとは限らない。ドローバ40はドローバ本体41とドローバ延長部42を上下方向に連結した構造であるので、ドローバ本体41の重心とドローバ延長部42の重心の夫々の位置により、ドローバ40の重心はドローバ40の回転軸から外れている可能性は高い。故に主軸20の高速回転時、遠心力でドローバ40の重心は移動しようとする。
The tilt prevention function of the
上記の通り、十字ピン60の第一ピン61の両端部は、主軸20の周壁に設けた一対の第一長孔31A,31Bに挿通する。仮に第一ピン61のみを備える従来のドローバは、ドローバと主軸20内面の隙間が大きいと、第一ピン61の延出方向であるピン方向(本実施形態では左右方向)に倒れ易い。本実施形態のドローバ40は十字ピン60を備える。十字ピン60の第二ピン62は、第一ピン61の延出方向に対して直交する方向の両側に延出する。第二ピン62の両端部は、主軸20の周壁に設けた一対の第二長孔32A,32Bに夫々挿通する。第二長孔32A,32Bは、第一長孔31A,31Bに対して主軸20の回転軸を中心に90°ずれた位置に設ける。第二長孔32Aは、第二ピン62が第一ピン61のピン方向に移動するのを制限する。故に主軸装置5は、ドローバ40が第一ピン61のピン方向に倒れるのを防止できる。
As described above, both end portions of the
これとは逆に、ドローバ40に設けた十字ピン60の第二ピン62の両端部は、主軸20に設けた一対の第二長孔32A,32Bに挿通する。第一ピン61を考慮しなければ、ドローバ40は第二ピン62のピン方向にも倒れ易いといえる。本実施形態の十字ピン60は、第二ピン62の延出方向に直交する方向の両側に延出する第一ピン61を備える。第一ピン61の両端部は、主軸20の周壁に設けた一対の第一長孔31A,31Bに夫々挿通する。第一長孔31A,31Bは、第二長孔32A,32Bに対して主軸20の回転軸を中心に90°ずれた位置に設ける。第一長孔31Aは、第一ピン61が第二ピン62のピン方向に移動するのを制限する。故に主軸装置5は、ドローバ40が第二ピン62のピン方向に倒れるのも防止できる。
On the contrary, both ends of the
以上説明の如く、本実施形態の工作機械1は、主軸装置5を備える。主軸装置5は、中空の主軸20、クランプ機構部27、一対の第一長孔31A,31B、一対の第二長孔32A,32B、ドローバ40、バネ50、十字ピン60を備える。クランプ機構部27は主軸20の中空孔22内に設け、主軸20のテーパ穴21Aに装着する工具ホルダ70を把持する。一対の第一長孔31A,31Bは、主軸20の側壁の互いに対向する位置に設け、主軸20の軸線方向に対して平行に延びる。一対の第二長孔32A,32Bは、主軸20の側壁において、一対の第一長孔31A,31Bに対して主軸20の回転軸を中心に周方向にずれた位置に互いに対向するように設け、主軸20の軸線方向に対して平行に延びる。棒状のドローバ40は、主軸20の中空孔22内に主軸20の軸線方向に平行に移動可能に設け、下端部がクランプ機構部27に接続する。十字ピン60は、ドローバ40のドローバ延長部42に設ける。十字ピン60は第一ピン61と第二ピン62を備える。第一ピン61はドローバ40の長さ方向に直交する方向の両側に延出し、第一長孔31A,31Bを挿通する。第二ピン62は、第一ピン61の延出方向に対して直交する方向の両側に延出し、第二長孔32A,32Bを挿通する。バネ50は、主軸20の中空孔22内に設け、ドローバ40を、クランプ機構部27が工具ホルダ70を挟持する上方向に付勢する。第一長孔31A,31Bは、第一ピン61の第一長孔31A,31Bの幅方向への移動を規制する。第二長孔32A,32Bは、第二ピン62の第二長孔32A,32Bの幅方向への移動を規制する。
As described above, the
主軸20回転時、ドローバ40の重心は移動する。ドローバ40の十字ピン60の第一ピン61は、第一長孔31A,31Bを挿通し、第二ピン62は、第二長孔32A,32Bを挿通するので、ドローバ40は第一ピン61のピン方向(延出方向)、若しくは第二ピン62のピン方向(延出方向)に倒れ易い。仮にドローバ40が第一ピン61のピン方向(延出方向)に倒れようとした時、第二ピン62は第一ピン61のピン方向に移動しようとする。第一ピン61のピン方向は、第二長孔32A,32Bの幅方向に対して平行である。第二長孔32A,32Bは、第二ピン62の第二長孔32A,32Bの幅方向への移動を規制するので、主軸装置5はドローバ40が重心の移動により第一ピン61のピン方向へ倒れるのを防止できる。同じ理由で、第二ピン62のピン方向へ倒れるのも防止できる。故に主軸装置5は主軸20の回転バランスを維持できる。主軸装置5は主軸20の回転バランスを維持できるので、回転バランスが崩れることによる振動、騒音、被削材の切削精度の低下を防止できる。
When the
本発明は上記実施形態に限らず各種変形が可能なことはいうまでもない。上記実施形態の十字ピン60は、第二ピン62を第一ピン61の延出方向に対して直交する方向の両側に延出するようにしているが、直交していなくても交差していればよい。これに伴い、上記実施形態の一対の第二長孔32A,32Bは、第二ピン62の位置に応じて、一対の第一長孔31A,31Bに対して主軸20の回転軸を中心に周方向にずれた位置に設ければよい。但し、上記実施形態のように、第二ピン62を第一ピン61の延出方向に対して直交する方向の両側に延出し、第二長孔32A,32Bを第一長孔31A,31Bに対して主軸20の回転軸を中心に周方向に90°ずれた位置に設けることで、ドローバ40が上下方向に移動する際に、第一長孔31A,31Bは第一ピン61の両端部を、第二長孔32A,32Bは第二ピン62の両端部を良好にガイドできるので、ドローバ40はバランスの良い安定した姿勢で上下方向に移動できる。
Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible. In the
主軸装置5は4つの軸受34A,34B、36A,36Bを備えるが、軸受の数は4つに限定せず、自由に変更可能である。軸受は球軸受に限定せず、種々の軸受を適用可能である。スペーサ35は省略してもよい。軸受34A,34B、36A,36B、スペーサ35は、主軸20に対して固定ナット37で固定するが、固定ナット37以外の別の方法で固定してもよい。
The
上記実施形態の十字ピン60は、ドローバ延長部42に設けたピン固定孔47,48に挿入固定する為、二本の短軸状の第一ピン61A,61Bと、一本の長軸状の第二ピン62とに分割して構成とし、ピン固定孔47,48に挿入した状態で接着固定したが、例えば、十字ピン60を一部品として構成し、ドローバ延長部42を二部品に分割した構成としてもよい。
Since the
1 工作機械
3 主軸ヘッド
5 主軸装置
7 工具
20 主軸
22 中空孔
27 クランプ機構部
31A,31B 第一長孔
32A,32B 第二長孔
40 ドローバ
50 バネ
61 第一ピン
62 第二ピン
70 工具ホルダ
80 レバー部材
82A 押圧部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記主軸の前記側壁において、前記一対の第一長孔に対して前記主軸の回転軸を中心に周方向にずれた位置に互いに対向するように設け、前記主軸の前記軸線方向に対して平行に延びる一対の第二長孔と、
前記ドローバの前記他端部側に設け、前記第一ピンの延出方向に対して交差する方向の両側に延出し、且つ前記一対の第二長孔を挿通する第二ピンと
を備え、
前記第一長孔は、前記第一ピンの前記第一長孔の幅方向への移動を規制し、
前記第二長孔は、前記第二ピンの前記第二長孔の幅方向への移動を規制すること
を特徴とする工作機械の主軸装置。 A hollow main shaft, a grip portion that is provided in a hollow hole of the main shaft, grips a tool to be mounted on the main shaft, and a side wall of the main shaft are provided at positions facing each other, and extends parallel to the axial direction of the main shaft. A pair of first elongated holes, a rod-shaped draw bar provided in the hollow hole of the main shaft so as to be movable in parallel with the axial direction of the main shaft, and one end portion of which is connected to the grip portion, and the one end portion of the draw bar A first pin that is provided on the other end side opposite to the side of the draw bar and extends in both directions perpendicular to the length direction of the draw bar, and passes through the pair of first long holes, and in the hollow hole of the main shaft The drawbar includes a spring that biases in the first direction in which the gripping part clamps the tool, and is pivotally supported by a spindle head that rotatably supports the spindle, and has the one end at the end. Lever member having a pressing portion for pressing the first pin By the rotation, the pressing portion presses the first pin, and the pair of first elongated holes are guided in the second direction opposite to the first direction against the urging force of the spring. In the spindle device of the machine tool that releases the gripping of the tool by the gripping part by moving it,
The side walls of the main shaft are provided so as to face each other at positions shifted in the circumferential direction around the rotation axis of the main shaft with respect to the pair of first elongated holes, and parallel to the axial direction of the main shaft A pair of second elongated holes extending;
A second pin provided on the other end side of the draw bar, extending to both sides in a direction intersecting the extending direction of the first pin, and passing through the pair of second elongated holes;
The first long hole regulates movement of the first pin in the width direction of the first long hole,
The spindle device of a machine tool, wherein the second long hole regulates movement of the second pin in the width direction of the second long hole.
前記第二ピンは、前記第一ピンの延出方向に対して直交する方向の両側に延出すること
を特徴とする請求項1に記載の工作機械の主軸装置。 The pair of second long holes are provided on the side walls of the main shaft so as to face each other at positions shifted by 90 ° in the circumferential direction around the rotation axis of the main shaft with respect to the pair of long holes,
The spindle device for a machine tool according to claim 1, wherein the second pin extends on both sides in a direction orthogonal to the extending direction of the first pin.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017064572A JP2018167335A (en) | 2017-03-29 | 2017-03-29 | Spindle device and machine tool |
Applications Claiming Priority (1)
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ID=64019823
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JP (1) | JP2018167335A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109773531A (en) * | 2018-12-25 | 2019-05-21 | 陕西科技大学 | Machining is switched fast drive apparatus with cutter |
-
2017
- 2017-03-29 JP JP2017064572A patent/JP2018167335A/en active Pending
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