JP2020069592A

JP2020069592A - 加工装置

Info

Publication number: JP2020069592A
Application number: JP2018205338A
Authority: JP
Inventors: 省二青木; Seiji Aoki; 弘憲阿部; Hironori Abe
Original assignee: Toyo Advanced Technologies Co Ltd
Current assignee: Toyo Advanced Technologies Co Ltd
Priority date: 2018-10-31
Filing date: 2018-10-31
Publication date: 2020-05-07
Anticipated expiration: 2038-10-31
Also published as: JP7089457B2

Abstract

【課題】二面削ぎを設けることなく、回転軸とツールホルダとを簡単に締結可能とするとともに、風切り音を低減する加工装置を提供する。【解決手段】軸方向先端に雌ねじ２１が形成された回転軸２と、先端側に砥石５が固定され、基端側に雌ねじ２１に螺合する雄ねじ３１が形成され、雄ねじ３１が雌ねじ２１に締結されて回転軸２に固定されるツールホルダ３と、回転軸２に設けられた液圧スペーサ４と、を備える。液圧スペーサ４は、液圧室と、回転軸２の外周側から締め込まれることで液圧室に圧力を掛けるピストンボルトと、ツールホルダ３の基端部において雄ねじ３１及び雌ねじ２１の半径方向外側に位置し、弾性を有する環状の押圧部材とを有する。押圧部材は、液圧室に圧力が掛かると先端方向へ拡張変形してツールホルダ３を押圧し、雄ねじ３１及び雌ねじ２１に軸力を与える。【選択図】図１

Description

本発明は、回転軸を備える加工装置に関する。

従来より、研削盤等の加工装置において、ツールホルダを介して回転軸にツールを取り付ける場合に、ツールホルダの基端側に雄ねじを設けるとともに、回転軸の先端側に雌ねじを設け、雄ねじと雌ねじを螺合させることによってツールホルダと回転軸とを締結する方法が知られている（例えば、特許文献１）。

そして、このような従来の加工装置は、図４に示すように、ツールホルダ１０１と回転軸１０２の外周面にそれぞれ二面削ぎ１１１，１１２の加工が施されており、雄ねじと雌ねじを螺合させる際に用いるスパナの荷重を二面削ぎ１１１，１１２が受けることによって、ツールホルダ１０１と回転軸１０２とを強固に締結できるように構成されている。

特開２０１５−３００７９号公報

ところで、研削盤等の加工装置は、例えばＤｎ値（回転速度×ベアリング内径）が２００万を超えるような高速回転で加工を行う場合がある。このように、高速回転で駆動させた場合、従来の加工装置では、二面削ぎによって風切り音が発生することが問題であった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、二面削ぎを設けることなく、回転軸とツールホルダとを簡単に締結可能とするとともに、風切り音を低減することにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、複数の工具を用いることなく、１本のレンチで回転軸にツールホルダを締結可能とした。

具体的には、第１の発明では、
軸方向先端に雌ねじが形成された回転軸と、
先端側に砥石が固定され、基端側に上記雌ねじに螺合する雄ねじが形成され、該雄ねじが上記雌ねじに締結されて上記回転軸に固定されるツールホルダと、
上記回転軸に設けられた液圧スペーサと、を備え、
上記液圧スペーサは、液圧室と、上記回転軸の外周側から締め込まれることで上記液圧室に圧力を掛けるピストンボルトと、上記ツールホルダの基端部において雄ねじ及び雌ねじの半径方向外側に位置し、弾性を有する環状の押圧部材とを有し、
上記押圧部材は、上記液圧室に圧力が掛かると先端方向へ拡張変形して上記ツールホルダを押圧し、雄ねじ及び雌ねじに軸力を与えるように構成されている。

上記の構成によると、ピストンボルトを締め込んでいくと液圧室に圧力が掛かる。液圧室には、例えば非圧縮性流体である作動流体が充填されており、この作動流体を介して圧力が押圧部材に伝達される。押圧部材は、圧力が伝達されると先端方向へ拡張変形される。そして、拡張変形した押圧部材が、ツールホルダの基端部を先端側へ押圧し、ツールホルダと回転軸との間で突っ張ることにより、雄ねじ及び雌ねじは軸方向に引っ張られるとともに、戻ろうとする軸力が発生する。この軸力によって回転軸とツールホルダが強固に締結される。

そのため、従来のように二面削ぎを設けてスパナ等の工具で締め付ける必要がなく、１本の工具でピストンボルトを締め込むことによって簡単にツールホルダの取り付け及び取り外しが可能となる。また、二面削ぎを設けないため、風切り音が大幅に低減される。しかも、二面削ぎを省いたことによって、回転軸のオーバーハング（軸受から先端部までの部分）を最小限にすることが可能となるため、回転軸の剛性を高めることが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、液圧スペーサによって雄ねじ及び雌ねじに軸力が与えられることによって回転軸とツールホルダとを強固に締結可能としたため、二面削ぎを設ける必要がなく、１本の工具で簡単に締結可能であるとともに、風切り音を低減することができる。

本発明の実施形態に係る加工装置の要部を示す断面図である。押圧部材を示す図１の拡大図である。オーバーハング部の長さを比較するための図１相当図であり、（Ａ）は本発明の実施形態に係る加工装置、（Ｂ）は従来の加工装置である。従来の加工装置の要部を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は本発明の実施形態の加工装置の要部であり、ホイールヘッド１から先端部分を示す。ホイールヘッド１は、例えば円筒形状をなし、軸方向に回転軸２が挿通されている。また、ホイールヘッド１の基端側には図示しない駆動モータが内蔵され、該駆動モータの先端に回転軸２が連結されて、回転軸２が回転駆動されるようになっている。

回転軸２は、例えばホイールヘッド１によって外周を覆われ、先端は僅かにホイールヘッド１から突出している。このホイールヘッド１から突出した部分には、後述するピストンボルト４４を挿入するための挿入孔２３が径方向に設けられている。そして、回転軸２はホイールヘッド１の内壁に設けられた先端側軸受１１及び基端側軸受１２を介して、高速回転可能にホイールヘッド１に支持されている。また、回転軸２の軸方向先端には、雌ねじ２１が形成されてツールホルダ３を着脱可能である。なお以下において、先端側軸受１１から回転軸２の先端までを、オーバーハング部２２と呼ぶ。回転軸２には、オーバーハング部２２の内周側に、ツールホルダ３との締結を強固にするための液圧スペーサ４が設けられている。

ツールホルダ３は、基端側に回転軸２の先端部と当接するフランジ部３ａと、フランジ部３ａの先端側に回転軸２と略同径の円柱部３ｂと、円柱部３ｂの先端側に先端側へ向かって小径となるテーパー部３ｃと、テーパー部３ｃの先端側にツール取付部３ｄが形成されている。ツール取付部３ｄには砥石５が取り付けられている。フランジ部３ａには回転軸２の雌ねじ２１に螺合する雄ねじ３１が形成され、雄ねじ３１が雌ねじ２１に締結されてツールホルダ３は回転軸２に固定されている。なお、本実施形態では、砥石５は回転軸２よりも小径のものが用いられているが、回転軸２よりも大径のものを用いても良い。

液圧スペーサ４は、図２に示すように、非圧縮性流体として例えば作動油が充填された液圧室４１を先端側に備え、液圧室４１の基端側には、流路４２を介して液圧室４１に連結された筒状のシリンダ４３と、シリンダ４３内へ挿入可能なピストンボルト４４とを備える。該ピストンボルト４４は、例えば六角穴付きボルトであって、回転軸２の外周面に形成された挿入孔２３から径方向に挿入され、レンチにより締め込まれることによって、シリンダ４３の内部へ螺合される。また、液圧室４１とツールホルダ３基端部との間には、弾性を有する環状の押圧部材４５を備えている。押圧部材４５は、雄ねじ３１及び雌ねじ２１の半径方向外側に位置し、液圧室４１に掛かる圧力によって先端側へ拡張変形可能である。この押圧部材４５に用いる具体的な素材としては、微小に弾性変形可能なものが好ましく、例えば、ステンレス鋼や炭素鋼などが挙げられる。なお、非圧縮性流体は作動油には限定されず、他の流体であっても良い。

（ツールホルダの着脱と液圧スペーサの作動）
ツールホルダ３を取り付ける際は、予め、回転軸２の先端部に液圧スペーサ４を取り付けておく。そして、ツールホルダ３と回転軸２の端面が密着するように、回転軸２の雌ねじ２１へツールホルダ３の雄ねじ３１を手で螺合させる。このとき、雄ねじ３１を締め付ける強さは、例えば０．２Ｎｍ程度のトルクで良い。次いで、回転軸２の挿入孔２３へピストンボルト４４を挿入し、例えば六角レンチを用いて、回転軸２の外周側からシリンダ４３内へ締め込んでいくと、シリンダ４３内の作動油が流路４２を通って液圧室４１へと押し出され、液圧室４１へ圧力が掛かる。液圧室４１に掛かった圧力によって、押圧部材４５は先端方向へ拡張変形される。そして、拡張変形した押圧部材４５が、ツールホルダ３の基端を先端側へ押圧し、ツールホルダ３と回転軸２との間で突っ張ることにより、雄ねじ３１及び雌ねじ２１は軸方向に引っ張られるとともに、戻ろうとする軸力が発生する。この軸力によって回転軸２とツールホルダ３は強固に締結される。

例えば、押圧部材４５が液圧室４１からの圧力によって約１０μｍ先端側へ拡張変形した場合、回転軸２とツールホルダ３の間に発生する締結力は、約２０Ｎｍのトルクで締め付けた場合と同等となる。

加工を行い、砥石５が損耗した際には、回転軸２を停止させてツールホルダ３を外し、交換を行う。回転軸２を停止させ、レンチによってピストンボルト４４を緩めれば、０．２Ｎｍ程度のトルクで、手で簡単にツールホルダ３の雄ねじ３１を緩めることができる。

（効果）
以上説明したように、本実施形態によれば、ピストンボルト４４を回転軸２の外周側から径方向に挿入し、シリンダ４３内へ締め込むことにより、液圧室４１に圧力が掛かり、押圧部材４５が先端方向へ拡張変形する。押圧部材４５がツールホルダ３の基端部を先端側へ押圧することによって、雄ねじ３１及び雌ねじ２１に軸力が発生するので、回転軸２とツールホルダ３は強固に締結される。そのため、二面削ぎを設けてスパナで締め付ける必要がなく、簡単にツールホルダ３の取り付け及び取り外しが可能となる。また、二面削ぎを設けないため、風切り音が大幅に低減される。

さらに、図３に示すように、二面削ぎを省いたことによって、本実施形態におけるオーバーハング部２２の長さＬ１を従来のオーバーハング部の長さＬ２よりも短くすることが可能となった。これによって、回転軸２の剛性が高まり高精度な加工が可能となる。具体的には、従来の加工装置においてオーバーハング部の長さＬ２が２５ｍｍであったものを、本実施形態においてオーバーハング部２２の長さＬ１を１９ｍｍとすることが可能となった。これにより、本実施形態では回転軸２の剛性を従来の約２．３倍とすることができた。

１ホイールヘッド
１１先端側軸受
１２基端側軸受
２回転軸
２１雌ねじ
２２オーバーハング部
２３挿入孔
３ツールホルダ
３１雄ねじ
４液圧スペーサ
４１液圧室
４２流路
４３シリンダ
４４ピストンボルト
４５押圧部材
５砥石

Claims

軸方向先端に雌ねじが形成された回転軸と、
先端側に砥石が固定され、基端側に上記雌ねじに螺合する雄ねじが形成され、該雄ねじが上記雌ねじに締結されて上記回転軸に固定されるツールホルダと、
上記回転軸に設けられた液圧スペーサと、を備え、
上記液圧スペーサは、液圧室と、上記回転軸の外周側から締め込まれることで上記液圧室に圧力を掛けるピストンボルトと、上記ツールホルダの基端部において雄ねじ及び雌ねじの半径方向外側に位置し、弾性を有する環状の押圧部材とを有し、
上記押圧部材は、上記液圧室に圧力が掛かると先端方向へ拡張変形して上記ツールホルダを押圧し、雄ねじ及び雌ねじに軸力を与えるように構成されていることを特徴とする加工装置。