JP2564408Y2 - 主軸装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は、スピンドルの高速回
転時にクランプ機構を引張るドローバの径方向の振動を
抑えるための改良を施した主軸装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の主軸装置としては、図２に示すよ
うな構成のものがある。工作機械の基体（図示略）に設
けられたハウジング１５の軸心には、スピンドル１がベ
アリング２〜５を介して回転自在に支持されている。ス
ピンドル１の先端部１ａには工具６が嵌入するテーパ穴
１ｂが形成されており、このテーパ穴１ｂの内奥に工具
６を着脱自在に保持するクランプ機構７が設けられてい
る。スピンドル１の軸心にはドローバ１０が挿通されて
おり、このドローバ１０は、その外周に多数挿通された
皿ばね（一部図示略）１１によって図中右方へ付勢され
ている。この皿ばねの反発力によりドローバ１０の前端
（図中左方を前方とする）に連結されたコレットチャッ
ク８が後方へ引張られるため、このコレットチャック８
が工具６のプルスタッド９を把持した状態で後方へ引張
り、これによって工具６はテーパ穴１ｂ内に密着保持さ
れる。工具６を取り外すときには、油圧シリンダ１２の
ピストン１３を突出させてドローバ１０の後端１０ａを
前方へ押すことによって、コレットチャック８が前進し
つつ開いてプルスタッド９を開放するため、工具６を取
り外すことができる。そして、従来の主軸装置は、スピ
ンドル１の回転時に積層した皿ばね１１の中間部が径方
向にずれて振動することを防止するために、ドローバ１
０の中間部にスリーブ１４が１つ又は複数嵌入されてい
た。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来例にあっては、前記スリーブ１４の内周とドローバ１
０外周との間には、前記ドローバ１０が工具６の着脱操
作に伴って軸方向に進退移動することを許容するための
微小隙間が設けられており、また、スリーブ１４外周と
スピンドル１内周との間にも、スリーブ１４が軸方向に
摺動することを許容するための微小隙間が設けられてい
る。このため、スピンドル１が回転したとき、殊に高速
回転したときには、前記微小隙間の分だけスリーブ１４
とともに積層した皿ばね１１の中間部が径方向にずれて
振動し、加工精度の低下を招くおそれがある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本考案の主軸装置は、工作機械の基体に設けられた
ハウジング内に回転自在に支持された中空のスピンドル
と、該スピンドルの先端部内に設けられて、工具を着脱
自在に係合保持するクランプ機構と、該クランプ機構に
連結され、スピンドル内に挿通されたドローバと、該ド
ローバの外周に多数挿通され、該ドローバを前記クラン
プ機構を引張る方向に付勢する皿ばねとを備え、前記ド
ローバにより前記クランプ機構を引張ることによって該
クランプ機構に工具を係合保持し、前記ドローバを皿ば
ねの反発力に反して押し出すことによって前記クランプ
機構から工具が離脱するように構成された主軸装置にお
いて、前記ドローバの中間部の外周とスピンドル内周と
の間に、スラストボールベアリングを転動可能にこのベ
アリングのボールが前記ドローバの外周とスピンドルの
内周とに直接当接するよう圧入し、スラストボールベア
リングの両側に前記皿ばねを配置したことを特徴とする
ものである。

【０００５】

【作用】スラストボールベアリングは球体を周方向に並
べたものであるから、ドローバの軸方向に転動可能であ
り、ドローバの円滑な進退移動の許容及び皿ばねの偏り
の解消という前記従来例におけるスリーブ１３と同様の
作用を呈する。さらに、スラストボールベアリングは、
このベアリングのボールが前記ドローバの外周とスピン
ドルの内周とに直接当接するよう、ドローバの中間部の
外周とスピンドルとの間に微小の締め代を有して圧入さ
れているから、スラストボールベアリングの各ボールの
表面とドローバ外周との間及びスピンドル内周との間は
密着している。これにより、スピンドルが高速回転した
ときでも、積層した皿ばねの中央部はスラストボールベ
アリングによって撓みが生じないように支持されている
ため、皿ばねが径方向に振動することを防止できる。

【０００６】

【実施例】以下、本考案に係る主軸装置の一実施例を図
面に基づいて説明する。工作機械の基体（図示略）に設
けられたハウジング２０の軸心には、中空のスピンドル
２１がベアリング２２〜２５を介して回転自在に支持さ
れている。スピンドル２１は、スピンドル２１の中央部
２１ｃの外周に配置されたビルトインモータ（図示略）
によって回転し、スピンドル２１の先端部２１ａに係合
保持された工具２６を回転させる。

【０００７】スピンドル２１の先端部２１ａには、工具
２６が嵌入するテーパ穴２１ｂが形成されており、この
テーパ穴２１ｂの内奥に工具２６を着脱自在に保持する
クランプ機構２７が設けられている。このクランプ機構
２７は、コレットチャック２８を用いたものである。ス
ピンドル２１の軸心にはドローバ３０が挿通されてお
り、このドローバ３０の前端（図中左方を前方とする）
はコレットチャック２８に連結され、後端３０ａはスピ
ンドル２１の後端から突出している。ドローバ３０の後
端３０ａには、円筒状の皿ばね押え３１が螺合されてお
り、この皿ばね押え３１はスピンドル２１内周２１ｄ内
で摺動可能である。また、ドローバ３０の前部には、ク
ランプ機構２７の後方に形成されたスピンドル２１内の
段部２１ｆに当接する円筒状の皿ばね受け３２が摺動可
能に挿通されている。この皿ばね受け３２もスピンドル
２１内周２１で摺動可能である。そして、これら皿ばね
押え３１と皿ばね受け３２の間に多数の皿ばね（中間の
一部分の図示省略）３３が挿通されている。これらの皿
ばね３３は、３枚の傘状の皿ばねを重ねたものを一組と
して、隣接する組の皿ばねの開く向きが互いに逆となる
ように並べたものである。皿ばね押え３１をドローバ３
０に螺入させることによって、皿ばね３３は皿ばね押え
３１と皿ばね受け３２との間で圧縮されている。従っ
て、皿ばね３３はその反発力により皿ばね押え３１を後
方へ押圧しており、これによって皿ばね押え３１が螺合
しているドローバ３０も後方へ付勢されている。

【０００８】ドローバ３０が後方へ引張られるとコレッ
トチャック２８が後方へ引張られ、スピンドル２１の内
周に形成されたカム２１ｅとコレットチャック２８の外
周に形成された突起２８ａとの係合がはずれてコレット
チャック２８が閉じるため、コレットチャック２８に工
具２６の後端のプルスタッド２９が把持されてテーパ穴
２１ｂ内に密着保持される。工具２６を取り外すときに
は、油圧シリンダ４１に図示しない油圧ポンプから油圧
を供給することによりピストン４２が突出し、このピス
トン４２がドローバ３０の後端３０ａを前方へ押す。こ
れにより、ドローバ３０は皿ばね３３の反発力に反して
前動するため、コレットチャック２８が図中想像線で示
すように前進しつつカム２１ｅと突起２８ａとが係合し
て開き、プルスタッド２９を開放する。従って、工具２
６はクランプ機構２７から抜き出すことができる。

【０００９】さらに、ドローバ３０の中間部の外周とス
ピンドル内周２１ｄとの間に、スラストボールベアリン
グ３６が転動可能に、このベアリングのボールがドロー
バ３０の外周とスピンドル２１の内周とに直接当接する
よう、圧入されている。すなわち、スラストボールベア
リング３６の全てのボールは、ボール表面の互いに背向
する部分で、ドローバ３０の外周とスピンドル２１の内
周とに押圧力を持って当接している。スラストボールベ
アリング３６は、ドローバ３０外周とスピンドル内周２
１ｄとの間隔より極微小量長い直径を有する複数の球体
３７をドローバ３０の周囲に一列に並べかつドローバ３
０の軸方向に二列並べたものである。またスラストボー
ルベアリング３６は、前記球体３７が嵌入して位置決め
される孔が形成され、球体表面に円滑面で接触して球体
間の隙間を埋める円環状のリテーナ３８を備えている。
ここでリテーナ３８は、スラストボールベアリング３６
のボールがドローバ３０の外周とスピンドル２１の内周
とに当接するのを妨げない形状をしている。さらにスラ
ストボールベアリング３６は、リテーナ３８と皿ばね３
３との間に介装された平板円環状のカラー３４，３５を
備えている。

【００１０】ボールベアリング３６は、適宜な締め代
（例えば、数μｍ）を有してドローバ３０とスピンドル
内周２１ｄ間に圧入されているから、スラストボールベ
アリング３６の表面とドローバ３０外周との間及びスピ
ンドル内周２１ｄとの間は隙間なく密着している。従っ
て、ドローバ３０は、少なくともスラストボールベアリ
ング３６で支持されている部分においては、微小な撓み
さえも発生しない。又、積層した皿ばね３３の中間部も
カラー３４，３５、リテーナ３８、球体３７を介してス
ピンドル２１に支持されているので、皿ばね３３の撓み
も生じない。これにより、スピンドル２１が高速で回転
した場合であっても、積層した皿ばね３３が径方向に振
動することを防止できる。

【００１１】また、工具２６の着脱時にドローバ３０が
軸方向に進退移動する場合には、スラストボールベアリ
ング３６，３７が軸方向に転動してドローバ３０の進退
移動を許容する。さらに、皿ばね３３の圧縮密度に偏り
が生じた場合には、圧縮反力の大きい側からスラストボ
ールベアリング３６，３７が押圧されて皿ばね３３の圧
縮密度が均一になるような位置まで転動して、皿ばね３
３の偏りを解消することができる。

【００１２】なお、前記スラストボールベアリングの装
着位置は、ドローバ３０の中間部の撓み防止を必要とす
る部位に適宜に設定すれば良いし、装着数も限定される
ものではない。また、クランプ機構２７はコレットチャ
ック２８を有するもの以外であっても良く、ドローバ３
０の進退移動によって工具２６の把持と開放ができるも
のであれば本考案を適用できる。

【００１３】

【考案の効果】以上詳細に説明したように、本考案の主
軸装置は、ドローバの中間部の外周とスピンドル内周と
の間に、スラストボールベアリングを転動可能にこのベ
アリングのボールが前記ドローバの外周とスピンドルの
内周とに直接当接するよう圧入したことによって、スラ
ストボールベアリングの表面とドローバ外周との間及び
スピンドル内周との間の微小隙間を無くして積層した皿
ばねの中間部が径方向に撓むことを防止でき、これによ
り、スピンドルが高速回転したときでも、積層した皿ば
ねが径方向に振動することがない。従って、本考案の主
軸装置は、スピンドルを高速回転させることを可能と
し、また、スピンドルが高速回転した場合であっても積
層した皿ばねの径方向の振動により加工精度が低下する
ことがなく、高精度の加工が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る主軸装置の一実施例の構成を示す
断面図である。

【図２】従来の主軸装置の一例の断面図である。

【符号の説明】

２０…ハウジング ２１…スピンドル ２６…工具 ２７…クランプ機構 ３０…ドローバ ３３…皿ば
ね ３６…スラストボールベアリング

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作機械の基体に設けられたハウジング
   内に回転自在に支持された中空のスピンドルと、 該スピンドルの先端部内に設けられて、工具を着脱自在
   に係合保持するクランプ機構と、 該クランプ機構に連結され、スピンドル内に挿通された
   ドローバと、 該ドローバの外周に多数挿通され、該ドローバを前記ク
   ランプ機構を引張る方向に付勢する皿ばねとを備え、 前記ドローバにより前記クランプ機構を引張ることによ
   って該クランプ機構に工具を係合保持し、前記ドローバ
   を皿ばねの反発力に反して押し出すことによって前記ク
   ランプ機構から工具が離脱するように構成された主軸装
   置において、 前記ドローバの中間部の外周とスピンドル内周との間
   に、スラストボールベアリングを転動可能にこのベアリ
   ングのボールが前記ドローバの外周とスピンドルの内周
   とに直接当接するよう圧入し、スラストボールベアリン
   グの両側に前記皿ばねを配置したことを特徴とする主軸
   装置。