JP2022131340A

JP2022131340A - スピンドルおよびそれを備えた切削加工装置

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Publication number: JP2022131340A
Application number: JP2021030234A
Authority: JP
Inventors: 数人宮本; Kazuto Miyamoto; 剛太山本; Gota Yamamoto
Original assignee: DGshape Corp
Current assignee: DGshape Corp
Priority date: 2021-02-26
Filing date: 2021-02-26
Publication date: 2022-09-07
Also published as: US20230330796A1; CN114951731A; EP4049785A1; EP4049785B1; US12011797B2

Abstract

【課題】切削粉の付着による主軸の回転の阻害が抑制されたスピンドルを提供する。
【解決手段】スピンドル６２は、第１開口６３Ａが形成されたハウジング６３と、ハウジング６３に収容された第１軸受６４Ａと、第１軸受６４Ａに回転自在に支持された主軸６５と、主軸６５に形成された貫通孔６５Ｈに挿入されかつ加工ツール６Ａを把持可能に構成されかつ軸方向Ｋに移動自在に構成されたコレットチャック６７と、コレットチャック６７に接続されたドローバー６８と、第１開口６３Ａを覆いかつ主軸６５が挿通される貫通孔７２Ｈが形成されたカバー部材７２と、を備え、主軸６５とカバー部材７２とは離間して配置されている。
【選択図】図７

Description

本発明は、スピンドルおよびそれを備えた切削加工装置に関する。

従来から、回転する加工ツールを用いて被加工物を加工する切削加工装置が知られている。この切削加工装置では、被加工物と加工ツールとの相対的な位置関係を３次元で変化させながら、被加工物に対して加工ツールを所定の角度で接触させることによって、被加工物を所望の形状に加工する。

例えば、特許文献１には、軸受に回転可能に支持された主軸と、主軸に形成された貫通孔に挿入されかつ加工ツールを把持可能なコレットチャックと、これらを収容するハウジングとを有するスピンドルを備えた切削加工装置が開示されている。加工ツールはスピンドルのコレットチャックに着脱可能に把持され、被加工物は保持部材に固定される。スピンドルは、例えば、加工空間のＸＹＺ直交座標系のＹ軸方向とＺ軸方向とに自在に移動できるとともに、加工ツールをＺ軸周りに回転可能に構成されている。また、保持部材は、例えば、加工空間のＸ軸方向で自在に移動できるとともに、被加工物をＸ軸周りおよびＹ軸周りに回転可能に構成されている。

特開２０２０－２８９３５号公報

ところで、被加工物を加工する際には主軸が回転するため、主軸を収容するハウジングと主軸との間には隙間が必要になる。被加工物を加工する際には切削粉が発生するが、この切削粉は上記隙間に侵入することがある。切削粉が隙間に多く付着すると主軸の回転が阻害されてしまい、被加工物を加工ツールによって加工することが困難になる。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、切削粉の付着による主軸の回転の阻害が抑制されたスピンドルを提供することである。

本願発明者らは、高速で回転する主軸とハウジングに取り付けられたカバー部材との隙間の位置に着目した。主軸とカバー部材とが一体的に回転するときには、主軸の回転による遠心力によってカバー部材に付着した切削粉が外方に移動する。このため、隙間の位置が主軸から離れるほどより多くの切削粉が隙間に移動して付着してしまうという知見を得た。そこで、隙間の位置を主軸により近づけることによって、隙間に切削粉が付着しにくくなることを見出した。

本発明に係るスピンドルは、第１開口および第２開口が形成されたハウジングと、前記ハウジングに収容された軸受と、前記軸受に回転自在に支持され、軸方向に貫通する貫通孔が形成され、前記軸方向の一方側かつ前記第１開口側に位置しかつ前記第１開口から前記ハウジングの外部に延びる第１端部および前記軸方向の他方側かつ前記第２開口側に位置する第２端部を有する主軸と、前記主軸の前記第１端部側に位置しかつ被加工物を加工する加工ツールを把持可能な第３端部および前記主軸の前記第２端部側に位置する第４端部を有し、前記貫通孔に挿入されかつ前記軸方向に移動自在に構成されたコレットチャックと、前記主軸の前記第１端部側に位置しかつ前記コレットチャックの前記第４端部と接続された第５端部および前記主軸の前記第２端部側に位置する第６端部を有し、前記貫通孔に挿入されかつ前記軸方向に移動自在に構成されたドローバーと、前記第１開口を覆いかつ前記主軸が挿通される貫通孔が形成されたカバー部材と、を備えている。前記主軸と前記カバー部材とは離間して配置されている。

本発明のスピンドルによると、主軸はカバー部材に形成された貫通孔に挿通され、主軸とカバー部材とは離間して配置されている。即ち、主軸の側方に隙間が形成されているため、主軸が回転してもカバー部材は回転しない。このため、カバー部材の面積が比較的大きい場合であっても、カバー部材に付着した切削粉は主軸の回転による遠心力の影響を受けず移動しない。このように、主軸の側方に隙間を設けることによって、隙間に付着する切削粉を低減することができる。

本発明によれば、切削粉の付着による主軸の回転の阻害が抑制されたスピンドルを提供することができる。

一実施形態に係る切削加工装置の斜視図である。一実施形態に係る切削加工装置の正面図である。一実施形態に係る切削加工装置の断面図である。一実施形態に係るアダプタが取り付けられた被加工物の斜視図である。一実施形態に係るツールマガジンおよびクランプの斜視図である。一実施形態に係るツールマガジンおよびクランプの正面図である。一実施形態に係るスピンドルの断面図である。一実施形態に係るスピンドルの一部を拡大した断面図である。一実施形態に係るハウジングの底面図である。一実施形態に係る第２固定部材の斜視図である。一実施形態に係る切削加工装置のブロック図である。一実施形態に係るスピンドルの斜視図である。一実施形態に係るカバー部材の斜視図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係るスピンドルユニットおよび切削加工装置を説明する。なお、ここで説明される実施形態は、当然ながら本発明を限定することを意図したものではない。また、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は適宜省略または簡略化する。

図１は、切削加工装置１０の斜視図である。図２は、切削加工装置１０の正面図である。図３は、切削加工装置１０の断面図である。以下の説明では、切削加工装置１０を正面から見たときに、切削加工装置１０から遠ざかる方を前方、切削加工装置１０に近づく方を後方とする。左、右、上、下とは、切削加工装置１０を正面から見たときの左、右、上、下をそれぞれ意味するものとする。また、図面中の符号Ｆ、Ｒｒ、Ｌ、Ｒ、Ｕ、Ｄは、それぞれ前、後、左、右、上、下を意味するものとする。本実施形態では、切削加工装置１０は、ＸＹＺ直交座標系に配置されている。ここでは、Ｘ軸は前後方向に延びる軸である。図３に示すように、本実施形態ではＸ軸は水平方向からθだけ傾いている。なお、Ｘ軸は、水平方向と同じ方向に延びていてもよい。Ｙ軸は左右方向に延びる軸である。Ｚ軸は上下方向に延びる軸である。図３に示すように、本実施形態ではＺ軸は鉛直方向からθだけ傾いている。なお、Ｚ軸は、鉛直方向と同じ方向に延びていてもよい。また、符号θ_Ｘ、θ_Ｙ、θ_Ｚは、それぞれＸ軸周り、Ｙ軸周り、Ｚ軸周りの回転方向を示している。ただし、上述した方向は、説明の便宜上定めた方向に過ぎず、切削加工装置１０の設置態様を何ら限定するものではなく、本発明を何ら限定するものではない。

切削加工装置１０は、被加工物５（図４参照）を加工（例えば切削）および必要に応じて研磨する装置である。切削加工装置１０は、被加工物５を加工して、歯科用の成形品、例えば、クラウン、インレー、アンレー、べニア等の歯冠補綴物や、人工歯、義歯床等を作製する装置である。被加工物５の形状は、例えば、ブロック状（例えば角柱状）である。被加工物５は、円板状であってもよい。被加工物５は、例えば、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル樹脂）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン樹脂）、ハイブリッドレジン等のレジン（樹脂材料）や、ガラスセラミックス、ジルコニア等のセラミックス材料、ワックス、石膏などの各種の材料によって形成されている。被加工物５の材料としてジルコニアを用いるときには、例えば、半焼結したジルコニアが用いられる。ただし、被加工物５の形状および材料は特に限定されない。

図４に示すように、本実施形態では、被加工物５にはアダプタ８（ホルダーともいう）が取り付けられている。アダプタ８が取り付けられた状態で、被加工物５は、切削加工装置１０に収容され、かつ、加工される。ここでは、アダプタ８は、板状部材８Ａと、連結ピン８Ｂとを備えている。板状部材８Ａは、被加工物５に接続している。連結ピン８Ｂは、板状部材８Ａから突出している。連結ピン８Ｂは、後述するクランプ５０の挿入孔５０Ａ（図３参照）に挿入される。アダプタ８は、被加工物５を保持する。

図１に示すように、切削加工装置１０は、箱状に形成されている。切削加工装置１０は、ケース本体１２と、フロントカバー２５、制御装置４８とを備えている。ケース本体１２は、下壁１３と、左壁１４（図２も参照）と、右壁１５と、後壁１６（図３も参照）と、上壁１７と、前壁１８と、区画底壁１９（図３参照）と、区画後壁２０（図２参照）と、区画上壁２１（図３参照）と、区画側壁２３（図３参照）とを有している。左壁１４は、下壁１３の左端から上方に向かって延びている。右壁１５は、下壁１３の右端から上方に向かって延びている。後壁１６は、下壁１３の後端から上方に向かって延びている。後壁１６の左端は左壁１４の後端に接続され、後壁１６の右端は右壁１５の後端に接続されている。前壁１８は、下壁１３の前端から上方に向かって延びている。前壁１８の左端は左壁１４の前端に接続され、前壁１８の右端は右壁１５の前端に接続されている。前壁１８には、開口１８Ａ（図２参照）が形成されている。上壁１７は、左壁１４、右壁１５、後壁１６および前壁１８のそれぞれの上端に接続されている。図３に示すように、区画底壁１９は、下壁１３より上方に配置されている。区画上壁２１は、区画底壁１９より上方かつ上壁１７より下方に配置されている。区画後壁２０は、後壁１６より前方かつ前壁１８より後方に配置されている。区画側壁２３は、左壁１４より右方かつ右壁１５より左方に配置されている。区画側壁２３は、区画底壁１９から上方に延びる。区画側壁２３は、区画底壁１９と区画上壁２１と区画後壁２０とに接続されている。

図３に示すように、切削加工装置１０には、区画底壁１９、左壁１４（図２参照）、区画後壁２０、区画上壁２１、区画側壁２３、前壁１８によって囲まれた内部空間２６が形成されている。内部空間２６は、被加工物５の加工が行われる加工エリアである。切削加工装置１０には、区画底壁１９、右壁１５（図２参照）、区画後壁２０、区画上壁２１、区画側壁２３、前壁１８によって囲まれた収容空間２７（図２参照）が形成されている。収容空間２７には、後述する移動機構５８が収容される。

図２に示すように、フロントカバー２５は、左壁１４の前端および右壁１５の前端に上下方向に移動自在に設けられている。フロントカバー２５が上方に移動してフロントカバー２５が開くと、内部空間２６が外部と連通する。フロントカバー２５が下方に移動してフロントカバー２５が閉じると、内部空間２６は外部から隔離される。図２では、フロントカバー２５が上方に移動して内部空間２６が外部と連通している状態が示されている。フロントカバー２５には、窓２６Ａが設けられている。窓２６Ａは、例えば、透明のアクリル板によって形成されている。作業者は、窓２６Ａを通じて内部空間２６を視認することができる。窓２６Ａは、前壁１８に形成された開口１８Ａより小さい。

図２に示すように、切削加工装置１０は、スピンドルユニット６０と、キャリッジ３８と、ツールマガジン４０（図５も参照）と、クランプ５０と、移動機構５８と、を備えている。スピンドルユニット６０の一部およびキャリッジ３８は、区画上壁２１、左壁１４、右壁１５、区画後壁２０、上壁１７および前壁１８によって囲まれた収容空間２８（図３参照）に配置されている。スピンドルユニット６０の他の一部は、内部空間２６に配置されている。スピンドルユニット６０は、区画上壁２１に形成された開口２１Ｈ（図３参照）に挿通されている。ツールマガジン４０およびクランプ５０は、内部空間２６に配置されている。キャリッジ３８は、ユニット移動装置の一例である。キャリッジ３８には、スピンドルユニット６０が搭載されている。キャリッジ３８は、Ｚ軸方向およびＹ軸方向に移動自在に設けられている。キャリッジ３８は、スピンドルユニット６０をＺ軸方向およびＹ軸方向に移動させる。キャリッジ３８は、第１キャリッジ３８Ａと第２キャリッジ３８Ｂとを備えている。第１キャリッジ３８Ａは、Ｙ軸方向に延びる一対の第１ガイドシャフト３９Ａに支持されている。第１キャリッジ３８Ａは、第１駆動機構３８Ｃ（図１１参照）によって、第１ガイドシャフト３９Ａに沿ってＹ軸方向に移動することができる。第１ガイドシャフト３９Ａは、収容空間２８（図３参照）内に設けられている。第１ガイドシャフト３９Ａの左端は、左壁１４に接続している。第１ガイドシャフト３９Ａの右端は、右壁１５に接続している。第２キャリッジ３８Ｂは、Ｚ軸方向に延びる一対の第２ガイドシャフト３９Ｂに支持されている。第２キャリッジ３８Ｂは、第２駆動機構３８Ｄ（図１１参照）によって、第２ガイドシャフト３９Ｂに沿ってＺ軸方向に移動することができる。第２ガイドシャフト３９Ｂは、第１キャリッジ３８Ａに設けられている。このため、第１キャリッジ３８ＡがＹ軸方向に移動すると、第２キャリッジ３８Ｂも同様にＹ軸方向に移動する。第１駆動機構３８Ｃおよび第２駆動機構３８Ｄは、制御装置４８に制御される。

図２に示すように、移動機構５８は、収容空間２７に配置されている。移動機構５８は、ツールマガジン４０の右方に配置されている。移動機構５８は、Ｙ軸方向に延びる軸５８Ａを備えている。軸５８Ａの一部（右端部分）は、収容空間２７に配置され、軸５８Ａの他の一部（左端部分）は、内部空間２６に配置されている。ツールマガジン４０は軸５８Ａの左端部分に設けられている。移動機構５８は、第３駆動機構５８Ｂ（図１１参照）によって、Ｘ軸方向に移動可能に構成されている。移動機構５８は、ツールマガジン４０をＸ軸方向に移動させる機構である。第３駆動機構５８Ｂは、制御装置４８に制御される。

図５に示すように、ツールマガジン４０は、複数の加工ツール６Ａおよび検出ツール６Ｂを収容することが可能なものである。ツールマガジン４０は、クランプ５０と移動機構５８との間に設けられている。ツールマガジン４０は、移動機構５８がＸ軸方向に移動することによって、Ｘ軸方向に移動する。ツールマガジン４０は、加工ツール６Ａおよび検出ツール６Ｂを収容する第１部分４０Ａと、第１部分４０Ａより後方に配置され、軸５８Ａに接続された第２部分４０Ｂと、第２部分４０Ｂより後方に配置された第３部分４０Ｃとを備えている。ツールマガジン４０の第１部分４０Ａには、加工ツール６Ａを収容する複数（ここでは６個）の貫通孔部４２Ａが形成されている。貫通孔部４２Ａは、上下方向にツールマガジン４０を貫通する。加工ツール６Ａおよび検出ツール６Ｂは、その上部が露出された状態で貫通孔部４２Ａにそれぞれ挿入される。なお、加工ツール６Ａまたは検出ツール６Ｂを交換する際には、後述するスピンドル６２のコレットチャック６７によって把持されている加工ツール６Ａまたは検出ツール６Ｂを貫通孔部４２Ａに戻す。そして、次に使用する加工ツール６Ａまたは検出ツール６Ｂの上方の位置までスピンドルユニット６０を移動させ、コレットチャック６７の下方に位置する加工ツール６Ａまたは検出ツール６Ｂの上端をコレットチャック６７が把持する。

加工ツール６Ａは、棒状に形成されている。加工ツール６Ａは、被加工物５を加工する際に用いられる。加工ツール６Ａは、被加工物５を加工することによって徐々に摩耗する。加工ツール６Ａは、金属等の導電性材料により形成されている。検出ツール６Ｂは、棒状に形成されている。検出ツール６Ｂは、被加工物５（即ちツールマガジン４０やクランプ５０）とスピンドルユニット６０との相対的な位置関係を適切に補正する自動補正を行うときにのみ用いられる。検出ツール６Ｂは、金属等の導電性材料により形成されている。

図２に示すように、軸５８Ａの内部には、クランプ５０を回転可能に支持する回転軸４４が設けられている。回転軸４４は左右方向に延びており、クランプ５０および移動機構５８に連結している。移動機構５８には、駆動モータ４４Ａ（図１１も参照）が設けられている。駆動モータ４４Ａは、制御装置４８に制御される。回転軸４４は、駆動モータ４４Ａによって、Ｙ軸回りθ_Ｙに回転可能に構成されている。回転軸４４がＹ軸回りθ_Ｙに回転することによって、クランプ５０はＹ軸回りθ_Ｙに回転する。なお、回転軸４４は、軸５８Ａに対して独立して回転可能に構成されている。即ち、回転軸４４がＹ軸回りθ_Ｙに回転しても、軸５８ＡはＹ軸回りθ_Ｙに回転しない。

図６に示すように、クランプ５０は、回転軸４４の左端に設けられている。クランプ５０は、ツールマガジン４０より左方に配置されている。クランプ５０は、アダプタ８を着脱自在に保持する部材である。クランプ５０は、アダプタ８を介して被加工物５を保持する。クランプ５０は、保持部材の一例である。図３に示すように、クランプ５０には、複数の挿入孔５０Ａが形成されている。ここでは、３つの挿入孔５０Ａが前後方向に並んでいる。挿入孔５０Ａには、アダプタ８の連結ピン８Ｂ（図４参照）が挿入される。挿入孔５０Ａに挿入された連結ピン８Ｂは、ネジ５０Ｂ（図５参照）によってクランプ５０に固定される。クランプ５０は、ツールマガジン４０と共に移動可能に構成されている。即ち、移動機構５８によって、ツールマガジン４０およびクランプ５０は、Ｘ軸方向に移動可能に構成されている。なお、クランプ５０がＹ軸回りθ_Ｙに回転しても、ツールマガジン４０はＹ軸回りθ_Ｙに回転しない。

図７に示すように、スピンドルユニット６０は、スピンドル６２と、アクチュエータ６１（図３参照）とを備えている。図３に示すように、アクチュエータ６１は、スピンドル６２の上部に着脱自在に設けられている。アクチュエータ６１は、スピンドル６２の後述するドローバー６８（図７参照）の上下方向の移動を制御する。即ち、アクチュエータ６１は、スピンドル６２の後述するコレットチャック６７による加工ツール６Ａおよび検出ツール６Ｂの着脱を制御する。

図７に示すように、スピンドル６２は、ハウジング６３と、第１軸受６４Ａと、第２軸受６４Ｂと、第３軸受６４Ｃと、主軸６５と、スピンドルモータ６６と、コレットチャック６７と、ドローバー６８と、付勢部材７０と、ストッパー７１と、カバー部材７２と、第１固定部材７４と、第２固定部材７６と、第３固定部材７８と、クーラントハウジング８０と、空気導入口９０と、空気流路９４（図８参照）と、空気排出口９６（図８参照）とを備えている。なお、スピンドル６２における上方および下方は、例えば、主軸６５の軸方向Ｋに沿った上方および下方（即ち軸方向Ｋを基準とした上方および下方）を意味する。本実施形態の軸方向Ｋは、Ｚ軸と平行である。即ち、軸方向Ｋは鉛直方向からθだけ傾いている。

図７に示すように、ハウジング６３は、略円筒形状に形成されている。ハウジング６３には、下側に位置する第１開口６３Ａと、上側に位置する第２開口６３Ｂとが形成されている。ハウジング６３は、第１開口６３Ａ側に位置する第１軸受保持部６３Ｃと、第２開口６３Ｂ側に位置する第２軸受保持部６３Ｄとを有する。第１軸受保持部６３Ｃは、第１軸受６４Ａおよび第２軸受６４Ｂの一部を保持する。第２軸受保持部６３Ｄは、第３軸受６４Ｃを保持する。第２軸受保持部６３Ｄには、後述するコンプレッサ９８（図１１参照）から供給された圧縮空気が通過する貫通孔６３ＤＨが形成されている。貫通孔６３ＤＨは、第２軸受保持部６３Ｄを上下方向に貫通する。第１軸受保持部６３Ｃには、複数の貫通孔６３ＣＨ（図９も参照）が形成されている。ここでは、４つの貫通孔６３ＣＨが周方向に関して等間隔（９０°の間隔）に配置されている。なお、貫通孔６３ＣＨの数は４に限定されない。貫通孔６３ＣＨは、第１軸受保持部６３Ｃを上下方向に貫通する。貫通孔６３ＣＨは、第１軸受６４Ａおよび第２軸受６４Ｂの外側に位置する。

図７に示すように、第１軸受６４Ａ、第２軸受６４Ｂおよび第３軸受６４Ｃは、ハウジング６３に収容される。第１軸受６４Ａおよび第２軸受６４Ｂは、ハウジング６３の第１開口６３Ａ側に位置する。第２軸受６４Ｂは、第１軸受６４Ａの上方に配置されている。第１軸受６４Ａおよび第２軸受６４Ｂは、第１固定部材７４および第２固定部材７６によって保持されている。より詳細には、第１軸受６４Ａは第１固定部材７４および第２固定部材７６によって直接的に保持され、第２軸受６４Ｂは第１軸受６４Ａを介して第１固定部材７４および第２固定部材７６によって間接的に保持されている。第３軸受６４Ｃは、ハウジング６３の第２開口６３Ｂ側に位置する。第３軸受６４Ｃは、第２軸受保持部６３Ｄによって保持されている。第３軸受６４Ｃは、第２軸受６４Ｂより上方に配置されている。第１軸受６４Ａ、第２軸受６４Ｂおよび第３軸受６４Ｃは、主軸６５を回転自在に支持する。第１軸受６４Ａは、軸受の一例である。

図７に示すように、主軸６５は、上下方向に延びる。主軸６５は、ハウジング６３に収容される。主軸６５は、第１軸受６４Ａ、第２軸受６４Ｂおよび第３軸受６４Ｃに回転自在に支持されている。主軸６５には、軸方向Ｋ（ここでは上下方向）に貫通する貫通孔６５Ｈが形成されている。主軸６５は、第１端部６５Ａと、第２端部６５Ｂとを有する。第１端部６５Ａは、軸方向Ｋの一方側（ここでは下方側）に位置する。第１端部６５Ａは、第１開口６３Ａ側に位置する。第１端部６５Ａは、第１開口６３Ａからハウジング６３の外部に延びる。第１端部６５Ａは、ハウジング６３の外部に位置する。第２端部６５Ｂは、軸方向Ｋの他方側（ここでは上方側）に位置する。第２端部６５Ｂは、第２開口６３Ｂ側に位置する。貫通孔６５Ｈのうち、第１端部６５Ａ側では、下方に行くほど（即ち第２端部６５Ｂから離れるほど）内径が大きくなるテーパー形状に形成されている。

図７に示すように、スピンドルモータ６６は、ハウジング６３に収容される。スピンドルモータ６６は、第２軸受６４Ｂと第３軸受６４Ｃとの間に配置されている。スピンドルモータ６６は、ロータ６６Ａとステータ６６Ｂとを備えている。ロータ６６Ａは、主軸６５に一体的に設けられている。ステータ６６Ｂは、ロータ６６Ａと対向する位置に配置されている。ステータ６６Ｂに電流が流れると主軸６５が高速で回転する。スピンドルモータ６６は、制御装置４８に制御される。

図７に示すように、コレットチャック６７は、上下方向に延びる。コレットチャック６７は、主軸６５の貫通孔６５Ｈに挿入されている。コレットチャック６７は、軸方向Ｋに移動自在に構成されている。コレットチャック６７は、第３端部６７Ａと、第４端部６７Ｂとを有する。第３端部６７Ａは、主軸６５の第１端部６５Ａ側（ここでは下方側）に位置する。第３端部６７Ａは、加工ツール６Ａおよび検出ツール６Ｂのいずれか一方を把持可能に構成されている。第３端部６７Ａの一部は、主軸６５の貫通孔６５Ｈから外部に突出している。第４端部６７Ｂは、主軸６５の第２端部６５Ｂ側（ここでは上方側）に位置する。第４端部６７Ｂは、主軸６５の貫通孔６５Ｈ内に位置する。

図７に示すように、ドローバー６８は、上下方向に延びる。ドローバー６８は、主軸６５の貫通孔６５Ｈに挿入されている。ドローバー６８は、軸方向Ｋに移動自在に構成されている。ドローバー６８は、コレットチャック６７より上方に配置されている。ドローバー６８は、第５端部６８Ａと、第６端部６８Ｂとを有する。第５端部６８Ａは、主軸６５の第１端部６５Ａ側（ここでは下方側）に位置する。第５端部６８Ａは、コレットチャック６７の第４端部６７Ｂと接続されている。第５端部６８Ａは、主軸６５の貫通孔６５Ｈ内に位置する。第６端部６８Ｂは、主軸６５の第２端部６５Ｂ側（ここでは上方側）に位置する。第６端部６８Ｂは、主軸６５の貫通孔６５Ｈから外部に突出している。第６端部６８Ｂは、アクチュエータ６１（図３参照）の図示しないプッシュロッドに押圧される。ドローバー６８は、突出片６９を有する。ドローバー６８は、例えば、ナット等の保持部材６９Ｂに突出片６９が接触することによって、第１方向Ｋ１への移動が阻止されている。第１方向Ｋ１とは、主軸６５の第１端部６５Ａから第２端部６５Ｂに向かう方向である。

図７に示すように、付勢部材７０は、ドローバー６８の周囲に設けられている。付勢部材７０は、主軸６５に取り付けられた第３固定部材７８に支持されている。付勢部材７０は、例えば、複数の皿ばねである。ドローバー６８は、付勢部材７０に挿通されている。付勢部材７０は、ドローバー６８と接触して、ドローバー６８を第１方向Ｋ１に付勢する。ここでは、付勢部材７０は、ドローバー６８の突出片６９と接触して、ドローバー６８を第１方向Ｋ１に付勢する。

図７に示すように、ストッパー７１は、付勢部材７０の側方に配置されている。ストッパー７１は、付勢部材７０の周囲に配置されている。ストッパー７１は、ドローバー６８の突出片６９と接触可能に設けられている。ストッパー７１は、ドローバー６８の突出片６９と接触することによりドローバー６８の第２方向Ｋ２への所定量を超えた移動を制限する。第２方向Ｋ２とは、主軸６５の第２端部６５Ｂから第１端部６５Ａに向かう方向である。

図８に示すように、第１固定部材７４は、主軸６５に固定されている。第１固定部材７４は、ハウジング６３内に収容されている。第１固定部材７４は、第１軸受６４Ａおよび第２軸受６４Ｂを下方から保持する。より詳細には、第１固定部材７４は、第１軸受６４Ａの内輪６４ＡＡを下方から保持する。第１固定部材７４は、第１軸受６４Ａおよび第２軸受６４Ｂの軸方向Ｋの移動を規制する。第１固定部材７４は、リング状に形成されている。第１固定部材７４は、例えば、ナットである。

図８に示すように、第２固定部材７６は、ハウジング６３に固定されている。第２固定部材７６は、ハウジング６３内に収容されている。第２固定部材７６は、第１固定部材７４より外方に位置する。第２固定部材７６と第１固定部材７４との間には隙間が形成されている。第２固定部材７６は、第１軸受６４Ａおよび第２軸受６４Ｂを下方から保持する。より詳細には、第２固定部材７６は、第１軸受６４Ａの外輪６４ＡＢを下方から保持する。第２固定部材７６は、第１軸受６４Ａおよび第２軸受６４Ｂの軸方向Ｋの移動を規制する。図１０に示すように、第２固定部材７６は、リング状に形成されている。第２固定部材７６は、第１軸受６４Ａを下方から押圧する第１部分７６Ａと、ハウジング６３に固定される第２部分７６Ｂと、開口７６Ｃとを有する。第１部分７６Ａは、第１軸受６４Ａの外輪６４ＡＢに接触する上面７６ＡＡと、上面７６ＡＡから斜め下方に延びる斜面７６ＡＢとを含む。第１部分７６Ａには、上面７６ＡＡおよび斜面７６ＡＢから下方に凹む凹部７６ＡＨが形成されている。本実施形態では、４つの凹部７６ＡＨが形成されている。凹部７６ＡＨは、それぞれハウジング６３の貫通孔６３ＣＨ（図８参照）に連通する。

図７に示すように、第３固定部材７８は、主軸６５に固定されている。第３固定部材７８は、主軸６５の第２端部６５Ｂに固定されている。第３固定部材７８は、第３軸受６４Ｃの軸方向Ｋの移動を規制する。第３固定部材７８は、付勢部材７０およびストッパー７１を保持する。第３固定部材７８は、例えば、ナットである。

図７に示すように、カバー部材７２は、ハウジング６３の第１開口６３Ａを覆う部材である。カバー部材７２は、ハウジング６３の一部である。カバー部材７２は、例えば、樹脂材料（例えばポリアセタール樹脂）から形成されている。図１３に示すように、カバー部材７２は、円盤状に形成されている。カバー部材７２には、主軸６５が挿通される貫通孔７２Ｈ（図１３も参照）が形成されている。貫通孔７２Ｈの直径は、主軸６５の直径より大きい。カバー部材７２は、主軸６５から離間して配置されている。即ち、主軸６５とカバー部材７２との間には隙間が設けられており、主軸６５が回転してもカバー部材７２は回転しない。カバー部材７２は、第１固定部材７４から離間して配置されている。カバー部材７２は、第２固定部材７６と接触している。なお、カバー部材７２は、第２固定部材７６から離間して配置されていてもよい。

図８に示すように、空気排出口９６は、ハウジング６３に形成されている。より詳細には、空気排出口９６は、カバー部材７２のうち貫通孔７２Ｈが形成された部分と主軸６５との間に形成されている。空気排出口９６は、主軸６５の軸方向Ｋに沿って下方に向けて開口している。空気排出口９６は、第１軸受６４Ａよりも下方に位置する。空気排出口９６は、後述するノズル８３（図７参照）の下端８３Ｂよりも上方に位置する。後述するように、空気排出口９６は、ハウジング６３内の空気をハウジング６３の外部に排出する。より詳細には、空気排出口９６は、第１軸受６４Ａの下方を流れる空気をハウジング６３の外部に排出する。

図７に示すように、クーラントハウジング８０は、ハウジング６３に取り付けられている。クーラントハウジング８０は、筒状に形成されている。クーラントハウジング８０は、クーラント液が供給される供給口８１と、クーラント液が流通する流通路８２と、クーラント液を加工ツール６Ａに向けて吐出するノズル８３（図１２も参照）とを備えている。供給口８１は、図示しない液体供給路（例えば樹脂製の変形容易なチューブ）を介してケース本体１２に設けられた貯留タンク３７（図３参照）に接続されている。貯留タンク３７に貯留されたクーラント液は、ケース本体１２に設けられたポンプ８５（図１１参照）を駆動することによって供給口８１に供給される。即ち、ポンプ８５を駆動することによって、図７の矢印Ｌ１に示すように、ノズル８３から加工ツール６Ａに向けてクーラント液が吐出される。ポンプ８５は、制御装置４８に制御される。流通路８２は、供給口８１とノズル８３とを連通する。ノズル８３は、空気排出口９６より外方に位置する。ノズル８３は、加工ツール６Ａに向けて開口している。ノズル８３から加工ツール６Ａに向けて吐出されたクーラント液は、内部空間２６を介して貯留タンク３７に戻る。なお、図８は、クーラントハウジング８０が取り外された状態を示している。

図７に示すように、主軸６５の径方向Ｐに関して、主軸６５の軸心６５Ｐと空気排出口９６との距離ＬＡは、空気排出口９６とノズル８３との距離ＬＢより短い。主軸６５の径方向Ｐに関して、ノズル８３の下端８３Ｂはカバー部材７２の外縁７２Ｑより内側に位置する。即ち、主軸６５の径方向Ｐに関して、主軸６５の軸心６５Ｐとカバー部材７２の外縁７２Ｑとの距離は、軸心６５Ｐとノズル８３の下端８３Ｂとの距離より長い。

図７に示すように、空気導入口９０は、ハウジング６３に形成されている。空気導入口９０は、ハウジング６３内に空気を導入する。空気導入口９０は、第１軸受６４Ａより上方に配置されている。空気導入口９０は、第３軸受６４Ｃより上方に配置されている。空気導入口９０は、図示しない気体供給路（例えば樹脂製の変形容易なチューブ）を介してケース本体１２の外部に設けられたコンプレッサ９８（図１１参照）に接続されている。コンプレッサ９８は、制御装置４８に制御される。コンプレッサ９８は、空気導入口９０を介してハウジング６３の内部に圧縮空気を供給する。コンプレッサ９８で圧縮された空気は、概ね０．１ＭＰａ以上、例えば、０．２±０．０５ＭｋＰａの圧力を有していてもよい。

図８に示すように、空気流路９４は、空気導入口９０（図７参照）から導入された空気をカバー部材７２の貫通孔７２Ｈ（即ち空気排出口９６）に流すようにハウジング６３内に形成されている。より詳細には、空気流路９４は、空気導入口９０から導入された空気が第１軸受６４Ａの下方を流れるようにハウジング６３内に形成されている。空気流路９４は、第１部分９４Ａと、第２部分９４Ｂと、第３部分９４Ｃと、を含む。第１部分９４Ａは、第１軸受６４Ａの下方に位置する。第１部分９４Ａは、第１軸受６４Ａと第２固定部材７６に設けられた凹部７６ＡＨとによって区画されている。第１部分９４Ａを流れる空気は、第１軸受６４Ａの表面を通過する。第１部分９４Ａは、第１軸受保持部６３Ｃに形成された貫通孔６３ＣＨと連通する。第２部分９４Ｂは、第１固定部材７４の側方に位置する。ここでは、第２部分９４Ｂは、第１固定部材７４の外側に位置する。第２部分９４Ｂは、空気排出口９６より上方に位置する。第２部分９４Ｂは、第１固定部材７４と第２固定部材７６とによって区画されている。即ち、第２部分９４Ｂは、第１固定部材７４と第２固定部材７６との隙間に形成されている。第２部分９４Ｂは、第１部分９４Ａと連通する。第３部分９４Ｃは、第１固定部材７４の下方に位置する。第３部分９４Ｃは、第１固定部材７４とカバー部材７２とによって区画されている。即ち、第３部分９４Ｃは、第１固定部材７４とカバー部材７２との隙間に形成されている。第３部分９４Ｃは、第２部分９４Ｂおよび空気排出口９６と連通する。

次に、ハウジング６３の内部の空気の流れについて説明する。図７の矢印Ｆ１に示すように、コンプレッサ９８（図１１参照）を駆動することによって、空気導入口９０を介してハウジング６３の内部に圧縮空気が供給される。空気導入口９０からハウジング６３の内部に供給された空気は、第２軸受保持部６３Ｄに形成された貫通孔６３ＤＨを通過してスピンドルモータ６６に向けて流れる。圧縮空気は、ロータ６６Ａとステータ６６Ｂとの間を通過して、第１軸受保持部６３Ｃに形成された貫通孔６３ＣＨに流れ込む。そして、図８の矢印Ｆ２に示すように、貫通孔６３ＣＨに流れ込んだ圧縮空気は、空気流路９４の第１部分９４Ａを介して第２部分９４Ｂに流れる。このとき、圧縮空気は、第１軸受６４Ａの下方（典型的には真下）を通過するため、第１軸受６４Ａの周辺は正圧になる。そして、第２部分９４Ｂに流れ込んだ圧縮空気は、第３部分９４Ｃおよび空気排出口９６を介してハウジング６３の外部へと排出される。

以上のように、主軸６５はカバー部材７２に形成された貫通孔７２Ｈに挿通され、主軸６５とカバー部材７２とは離間して配置されている。即ち、主軸６５の側方に隙間（ここでは空気排出口９６）が形成されているため、主軸６５が回転してもカバー部材７２は回転しない。このため、カバー部材７２の面積が比較的大きい場合であっても、カバー部材７２に付着した切削粉は主軸６５の回転による遠心力の影響を受けず移動しない。このように、主軸６５の側方に隙間を設けることによって、隙間に付着する切削粉を低減することができる。

本実施形態のスピンドル６２は、ハウジング６３に形成されかつ第１軸受６４Ａよりも上方に位置し、ハウジング６３内に空気を導入する空気導入口９０と、ハウジング６３内に形成され、空気導入口９０から導入された空気を貫通孔７２Ｈに流す空気流路９４と、カバー部材７２のうち貫通孔７２Ｈが形成された部分と主軸６５との間に位置し、ハウジング６３内の空気をハウジング６３の外部に排出する空気排出口９６を備えている。ハウジング６３内に形成された空気流路９４は、空気導入口９０から導入された空気を貫通孔７２Ｈに流すように構成されている。そして、ハウジング６３内の空気は空気排出口９６を介してハウジング６３の外部へと排出される。これにより、空気流路９４を正圧に保つことができる。即ち、空気排出口９６を介してハウジング６３の外部の空気が空気流路９４に流れ込まないため、加工ツール６Ａを用いて被加工物５を加工する際に発生する切削粉も同様に空気排出口９６に侵入することが抑制される。

本実施形態のスピンドル６２は、空気排出口９６は、主軸６５の軸方向Ｋに沿って下方に向けて開口している。空気排出口９６が主軸６５の軸方向Ｋに沿って下方に向けて開口している場合には、空気排出口９６に切削粉が侵入しやすい構造になり得るが、空気流路９４が正圧に保たれることによって空気排出口９６から確実に空気が排出され、切削粉が空気排出口９６に向けて飛散することを抑制することができる。

本実施形態のスピンドル６２は、空気排出口９６より外方に位置し、加工ツール６Ａに向けてクーラント液を吐出するノズル８３を備えている。クーラント液を用いる場合には、被加工物５の切削粉がクーラント液に混在して、クーラント液と共に切削粉が空気排出口９６に向けて飛散するが、空気流路９４が正圧に保たれることによって空気排出口９６から確実に空気が排出され、切削粉およびクーラント液が空気排出口９６に向けて飛散することを抑制することができる。また、主軸６５の径方向Ｐに関して、主軸６５の軸心６５Ｐと空気排出口９６との距離ＬＡは、空気排出口９６とノズル８３との距離ＬＢより短い。これにより、空気排出口９６に向けて飛散する切削粉の量を低減することができる。

本実施形態のスピンドル６２は、空気排出口９６は、ノズル８３の下端８３Ｂよりも上方に位置する。これにより、空気排出口９６に向けて飛散するクーラント液の量を低減することができる。

本実施形態のスピンドル６２は、主軸６５の径方向Ｐに関して、ノズル８３の下端８３Ｂはカバー部材７２の外縁７２Ｑより内側に位置する。これにより、空気排出口９６に向けて飛散するクーラント液の量を低減することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明した。しかし、上述の各実施形態は例示に過ぎず、本発明は他の種々の形態で実施することができる。

上述した実施形態では、貫通孔６３ＣＨは、第１軸受６４Ａおよび第２軸受６４Ｂの外側に設けられていたが、これに限定されない。貫通孔６３ＣＨは、第１軸受６４Ａおよび第２軸受６４Ｂの内側に設けられていてもよい。この場合、貫通孔６３ＣＨは、例えば、主軸６５に形成される。そして、第１固定部材７４に凹部７６ＡＨと同様の凹部を設けることで、第１軸受６４Ａの下方に空気導入口９０から導入した空気を流すことができる。

上述した実施形態では、ノズル８３の下端８３Ｂは、主軸６５の第１端部６５Ａより下方に位置するが、上方に位置していてもよい。また、ノズル８３の下端８３Ｂは、カバー部材７２の外縁７２Ｑより外側に位置してもよい。

５被加工物
６Ａ加工ツール
１０切削加工装置
６２スピンドル
６３ハウジング
６３Ａ第１開口
６４Ａ第１軸受（軸受）
６５主軸
６５Ｈ貫通孔
６７コレットチャック
６８ドローバー
７２カバー部材
８０クーラントハウジング
８３ノズル
９０空気導入口
９４空気流路
９６空気排出口

Claims

第１開口および第２開口が形成されたハウジングと、
前記ハウジングに収容された軸受と、
前記軸受に回転自在に支持され、軸方向に貫通する貫通孔が形成され、前記軸方向の一方側かつ前記第１開口側に位置しかつ前記第１開口から前記ハウジングの外部に延びる第１端部および前記軸方向の他方側かつ前記第２開口側に位置する第２端部を有する主軸と、
前記主軸の前記第１端部側に位置しかつ被加工物を加工する加工ツールを把持可能な第３端部および前記主軸の前記第２端部側に位置する第４端部を有し、前記貫通孔に挿入されかつ前記軸方向に移動自在に構成されたコレットチャックと、
前記主軸の前記第１端部側に位置しかつ前記コレットチャックの前記第４端部と接続された第５端部および前記主軸の前記第２端部側に位置する第６端部を有し、前記貫通孔に挿入されかつ前記軸方向に移動自在に構成されたドローバーと、
前記第１開口を覆いかつ前記主軸が挿通される貫通孔が形成されたカバー部材と、を備え、
前記主軸と前記カバー部材とは離間して配置されている、スピンドル。
前記ハウジングに形成されかつ前記軸受よりも上方に位置し、前記ハウジング内に空気を導入する空気導入口と、
前記ハウジング内に形成され、前記空気導入口から導入された空気を前記貫通孔に流す空気流路と、
前記カバー部材のうち前記貫通孔が形成された部分と前記主軸との間に位置し、前記ハウジング内の空気を前記ハウジングの外部に排出する空気排出口と、を備えている、請求項１に記載のスピンドル。
前記空気排出口は、前記主軸の前記軸方向に沿って下方に向けて開口している、請求項２に記載のスピンドル。
前記空気排出口より外方に位置し、前記加工ツールに向けてクーラント液を吐出するノズルを備え、
前記主軸の径方向に関して、前記主軸の軸心と前記空気排出口との距離は、前記空気排出口と前記ノズルとの距離より短い、請求項２または３に記載のスピンドル。
前記空気排出口は、前記ノズルの下端よりも上方に位置する、請求項４に記載のスピンドル。
前記主軸の径方向に関して、前記ノズルの下端は前記カバー部材の外縁より内側に位置する、請求項４または５に記載のスピンドル。
請求項１から６のいずれか一項に記載のスピンドルと、
前記スピンドルを所定の方向に移動させるユニット移動装置と、
前記加工ツールを収容可能なツールマガジンと、
前記ツールマガジンに接続され、前記加工ツールによって加工される前記被加工物を保持する保持部材と、を備えた切削加工装置。