JP2883399B2

JP2883399B2 - 主軸装置

Info

Publication number: JP2883399B2
Application number: JP11261790A
Authority: JP
Inventors: 史朗村井
Original assignee: NITSUPEI TOYAMA KK
Current assignee: NITSUPEI TOYAMA KK
Priority date: 1990-04-26
Filing date: 1990-04-26
Publication date: 1999-04-19
Anticipated expiration: 2014-04-19
Also published as: JPH048406A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、マシニングセンタ等の主軸装置に関し、特
に皿ばねの影響による主軸の振れを防止するようにした
ものに関する。

［従来技術］従来、マシニングセンタ等の主軸装置においては、工
具ホルダーを着脱自在に装着するために、主軸内部にク
ランプロッドを軸方向に進退自在に支持し、このクラン
プロッドの先端部には工具ホルダーのプルスタッド部を
クランプするクランプボール等を有し、クランプロッド
の進退動によって工具ホルダーのクランプ、アンクラン
プを行っている。そして、一般にこのクランプロッドを
常時クランプ方向に付勢するために主軸内部に皿ばねが
クランプロッドに嵌挿された状態で内蔵されている。

［発明が解決しようとする問題点］この皿ばねの内径には上記クランプロッドが摺動自在
に挿通され、また皿ばねの外径は主軸内径に対しある隙
間を介して嵌合されている。

しかし、一般の加工技術では主軸内径部を精度よく仕
上げるのは困難であり、このため主軸内径と皿ばね外径
との間でその加工誤差分の隙間を含めた比較的大きな隙
間が形成される。

よって、主軸の高速回転時には皿ばね自身のアンバラ
ンスにより遠心力でクランプロッドが主軸内径と皿ばね
外径間の上記隙間範囲で曲げられ、結果として主軸全体
としてのアンバランスがさらに大きくなり先端の工具に
大きな振れを生じることになる。

特に、周辺装置との関係から主軸の長さを長くとる必
要のある場合、クランプロッドも長くなりそれに伴い皿
ばねのアンバランスによる影響を大きく受け、クランプ
ロッドの曲げが大きくなり、回転時の主軸の振れを抑え
ることができずバランスを良好に保つことは極めて困難
であった。このために、高精度でかつ安定した加工が行
えなかった。

そこで、本発明は、皿ばね全長の中間部付近にクラン
プロッドに嵌合させて振止め用の環状部材を設け、この
環状部材を常に主軸中心と同心となるように支持するこ
とにより、主軸回転時皿ばねによる影響を受けず主軸の
アンバランスを防止し、上記問題点を解決することを目
的とするものである。

［問題点を解決するための手段］すなわち、本発明は、主軸内部に環状部材を皿ばね間
に挟まれた状態でクランプロッドに軸方向移動可能に嵌
挿し、この環状部材を主軸内で主軸中心と同心状態に保
持するように構成したものである。

［作用］これにより、主軸回転時、例えば皿ばねがその外径方
向へ主軸内径との間の隙間範囲で曲がりアンバランスが
生じたとしてもその内径に挿入されているクランプロッ
ドは環状部材により主軸に対し常に心出し状態で保持さ
れているため、クランプロッドは皿ばねの影響を受ける
ことなく曲がりが抑えられ、よって皿ばねによる主軸の
アンバランスが防止される。

［実施例］以下、本発明の具体的一実施例を図面に基づいて説明
する。

第１図は本発明の主軸装置を示す断面図、第２図は同
上主要部分の拡大断面図、第３図は第２図のＡ−Ａ矢視
断面図である。

第１図において、主軸１は主軸本体２に対して軸受
３、４等にて回転自在に支持され、例えば後端のプーリ
５を介して図示しない主軸モータから回転力が伝達され
る。

主軸１先端側にはテーパ孔状のホルダー装着部６が形
成され、それより後方に向け主軸１と略同軸状の中空部
７が貫通形成されている。この中空部７にはクランプロ
ッド８が図示しないクランプ用シリンダに連結されて軸
方向に進退自在に挿通されている。そしてこのクランプ
ロッド８の先端部に設けた複数のクランプボール９が主
軸１に固定したガイドブッシュ10に沿って中心方向に進
退移動されることで上記ホルダー装着部６に挿入された
工具ホルダー11のプルスタッド部12をクランプ、アンク
ランプするようになっている。

さらに、主軸１の中空部７内には、上記クランプロッ
ド８を常時クランプ方向すなわち後退方向に付勢するた
めの皿ばね13が収納されている。この皿ばね13はその内
径部はクランプロッド８に摺動自在に嵌挿され、外径部
は主軸１内径に対し隙間δをもって移動自在に嵌合され
ている。そして、この皿ばね13の一端側は主軸１側に当
接され他端側はクランプロッド８のフランジ8aに当接さ
れている。

また、第２図および第３図で示すように、皿ばね13全
長の中間部付近少なくとも１箇所において、環状部材と
しての振止め用カラー14が前後の皿ばね13間に挟まれた
状態でクランプロッド８と同心的にかつ軸方向に移動可
能に嵌挿されている。この振止め用カラー14は主軸１内
で主軸１中心と同心状態に保持されている。

本実施例では、主軸１側の同一円周上で略等角度間隔
でそれぞれ径方向に３個の保持孔15を貫通形成し、この
保持孔15にそれぞれ鋼球16を上記振止め用カラー14外径
に向かって挿入し、ボルト17および調整用ワッシャ18に
よって３個の鋼球16を主軸１内径部に転動可能にかつ中
心方向に対し調整可能に位置決め保持している。

また、この各鋼球16に対し振止め用カラー14の外周面
３箇所に例えばＶ溝状の軸方向の直線溝19が形成され、
この直線溝19で上記鋼球16を受けることによって、上記
振止め用カラー14の主軸１に対する回転を抑え、しかも
皿ばね13の伸縮移動に拘らず、振止め用カラー14が常に
主軸１と同位相で同軸状態にあるように保持されてい
る。

さらに、主軸１側には主軸１内径部における鋼球支持
面となる上記ボルト17先端面に鋼球16を受ける凹部とし
ての球面孔20を形成することにより、３個の鋼球16をそ
れぞれ所定位置に安定して保持している。

このようにしたことにより、工具ホルダー11をクラン
プした状態で主軸１が高速回転されると、主軸１ととも
にクランプロッド８および皿ばね13も一体に回転され
る。このとき、振止め用カラー14のない従来装置ではこ
の高速回転によりもともと若干のアンバランスをもつ皿
ばね13の遠心力によりクランプロッド８ごと曲げられ、
結果的に主軸１全体としてアンバランスが発生する。し
かし、本装置では皿ばね13が中空部７との隙間δ範囲で
径方向に対し変形したとしても、クランプロッド８は振
止め用カラー14部分でその外周を主軸１側から３個の鋼
球16を介してその中心を常に主軸１中心と一致するよう
に保持されているので、皿ばね13の影響によるクランプ
ロッド８の曲がりが抑えられ、常に主軸１と同軸状態に
維持される。

よって、クランプロッド８に曲がりが生じないため、
皿ばね13のアンバランスもある程度抑えられ、主軸１に
アンバランスを生じることなく、したがって、その先端
でクランプしている工具に振れを生じることなく高精度
な安定した加工が行える。

［変形例］なお、本発明は上記実施例で示した構造に限定される
ことなく、例えば振止め用カラー14の外周を鋼球16を介
して支持しなくとも主軸１側に心出し用の当り面を突設
し、この当り面とカラー14外周面とを摺合させることも
可能であり、また他に静圧等によって非接触支持するこ
と等も可能である。

さらに、クランプロッド８或は収納されている皿ばね
13の全長に応じて、振止め用カラー14を２個以上設け複
数箇所にて心出し支持するようにしてもよい。

［発明の効果］本発明によれば、主軸回転時、例え皿ばねがその外径
方向へ主軸内径との間の隙間範囲で曲がりアンバランス
が生じたとしても、その内径に挿入されているクランプ
ロッドは中間部で振止め用の環状部材により主軸に対し
常に心出し状態で保持されているため、クランプロッド
は皿ばねの影響を受けることなく曲がりが抑えられ、こ
れにより皿ばねのアンバランスもある程度抑えられ、よ
って皿ばねによる主軸のアンバランスが防止される。

したがって、その先端でクランプしている工具に振れ
を生じることなく高速回転時においても高精度な安定し
た加工が行える。

また、上記環状部材外周と主軸との間に複数個の鋼球
を介在させたことにより、面接触で支持するよりもクラ
ンプ、アンクランプ動作時の皿ばねの伸縮移動に追従し
て環状部材と主軸との間の摩擦抵抗が少なく滑りがスム
ーズとなり、摩耗等の心配がなく恒久的な心出し効果が
得られる。

また、主軸内径部に鋼球を中心方向に対し調整可能に
設けたことにより、主軸内径部への鋼球装着時に一度そ
の位置調整を行うだけで環状部材の軸方向への移動に対
しても主軸中心に対する鋼球の互の位置が変わらないた
め、常に正確な心出しが可能である。

また、環状部材の外周面複数箇所に鋼球を受ける軸方
向の直線溝を設けたことにより、環状部材の主軸に対す
る回転を抑え鋼球の転動を安定させるとともに、皿ばね
の伸縮移動に拘らず環状部材を常に主軸と同位相とし常
に同軸状態に保持できる。

さらに、主軸内径部における鋼球支持面に鋼球を受け
る凹部を設けたことにより、各鋼球をそれぞれ略一定の
位置に安定して保持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の主軸装置を示す断面図、第２図は同上
主要部分の拡大断面図、第３図は第２図のＡ−Ａ矢視断
面図である。１…主軸、８…クランプロッド、11…工具ホルダー、13
…皿ばね、14…環状部材としての振止め用カラー、16…
鋼球、17…鋼球支持面を有するボルト、18…調整用ワッ
シャ、19…直線溝、20…凹部としての球面孔。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】主軸内にクランプロッドを進退自在に支持
し、このクランプロッドの進退動によって主軸に装着さ
れた工具ホルダーをクランプまたはクランプ解除すると
ともに、クランプロッドを常にクランプ方向に付勢する
ばねを備えた主軸装置において、環状部材を皿ばね間に
挟まれた状態でクランプロッドに軸方向移動可能に嵌挿
し、この環状部材を主軸内で主軸中心と同心状態に保持
し、環状部材外周と主軸との間に複数個の鋼球を介在さ
せたことを特徴とする主軸装置。
【請求項２】上記鋼球を主軸内径部に中心方向に対し位
置調整可能に設けたことを特徴とする請求項１記載の主
軸装置。
【請求項３】環状部材の外周面複数箇所に上記鋼球を受
ける軸方向の直線溝を設けたことを特徴とする請求項２
記載の主軸装置。
【請求項４】主軸内径部における鋼球支持面に上記鋼球
を受ける凹部を設けたことを特徴とする請求項２または
３記載の主軸装置。