JP3631420B2

JP3631420B2 - Spindle device for high speed rotation

Info

Publication number: JP3631420B2
Application number: JP2000210834A
Authority: JP
Inventors: 正之山田; 達也福田
Original assignee: Kira Corp
Current assignee: Kira Corp
Priority date: 2000-07-12
Filing date: 2000-07-12
Publication date: 2005-03-23
Anticipated expiration: 2020-07-12
Also published as: JP2002018610A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械のための主軸装置に関する。特に、高速回転させた後でドローバが円滑にスライドできる主軸装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械に用いられる主軸装置は、回転可能に支持されている主軸と、その主軸の軸心に沿って形成されている長孔内にスライド可能に収容されているドローバと、長孔内に収容されていてドローバを一方方向に付勢しているバネとを有する。
周知のように、工具ホルダを主軸に対して脱着する際にはドローバをスライドさせ、工具ホルダが主軸に取り付けられた状態ではドローバを付勢するバネの付勢力で工具ホルダを主軸にクランプする。
ドローバが円滑にスライドできるように、ドローバとバネの間には潤滑剤、通常はグリースが施されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
工作機械の主軸回転数は、どんどん高速化している。従来は３，０００〜６，０００ｒｐｍ程度であったものが、現在では１０，０００〜２０，０００ｒｐｍあるいはさらに高速で用いられる。
一方、近年、ドローバをスライドさせるときに、バネが破損する事故が多く発生するようになっている。
本発明者がバネの破損原因を種々に研究したところ、主軸回転数が大きく影響していることを見出した。ドローバがスライドしてバネが変形するときには主軸が停止しているにもかかわらず、バネの破損現象に主軸回転数が大きく影響するのである。
そこでさらに良く研究したところ、主軸回転数が増大すると遠心力も増大し、ついには、グリースに働く遠心力がグリースの付着力を上回るようになることを見出した。この結果、主軸回転数が高速化されると、ドローバとバネとの間に付着していたグリースが遠心力で飛ばされ、ドローバとバネとの間にグリースが存在しなくなってしまうのである。この状態でドローバがスライドする為に、バネに無理がかかってバネが破損しやすくなることを確認した。
【０００４】
本発明は、主軸を高速回転させても、ドローバのスライド時にバネの破損を防止できる主軸装置を実現するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段と作用と効果】
本発明の主軸装置は、回転可能に支持されている主軸と、その主軸の軸心に沿って形成されている長孔内にスライド可能に収容されているドローバと、前記長孔内に収容されていて前記ドローバを一方方向に付勢しているバネとを有する主軸装置であり、その長孔が密封されており、その密封された長孔内に潤滑剤が封止されている。そして、前記の長孔から軸心方向に伸びる空気溜りが形成されていることを特徴とする。
【０００６】
この装置によると、潤滑剤に強い遠心力が働いても、潤滑剤は密封された長孔内に充填されていることから移動できず、ドローバとバネとの間に潤滑剤が存在しなくなってしまうという事態の発生を防止することができる。このために、ドローバのスライド時にバネは良好に潤滑され、バネに無理がかかって破損することを防止できる。
この装置によると、ドローバのスライド時に密封空間の容積が変化する場合にも対応することができる。この空気溜りは長孔から軸心方向に伸びるために、潤滑剤に強い遠心力が働いても、潤滑剤が空気溜りに侵入することがない。
【０００７】
本発明では次の主軸装置を提供する。この主軸装置は、回転可能に支持されている主軸と、その主軸の軸心に沿って形成されている長孔内にスライド可能に収容されているドローバと、前記の長孔内に収容されていてドローバを一方方向に付勢しているバネと、主軸内面に固定されていて前記の長孔の一方側を密封している第１シール手段と、主軸内面に固定されていて前記の長孔の他方側を密封している第２シール手段とを有しており、密封された長孔内に潤滑剤が封止されている。そして、第１シール手段と第２シール手段が、ドローバのスライド時にドローバの同一径部が通過する主軸内面に固定されている。
【０００８】
この装置によると、ドローバのスライド時にバネは良好に潤滑され、バネに無理がかかって破損することを防止できる。また、密封された長孔の容積を不変とでき、空気溜りを不要化できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に説明する実施例の主要な特徴を列記する。
（形態１）バネは皿バネである。
（形態２）空気溜りは、主軸の後端から長孔に挿入されて長孔を密封する封入蓋に設けられている。
この形態によると、主軸装置を組み立てたときに、空気溜りに所定量の空気が溜められた状態を実現し易い。
（形態３）ドローバの断面は、円の外周を断続的にカットした形状となっている。
この形態によると、ドローバとバネ間の潤滑剤が流動しやすく、ドローバをスライドさせるに要する力が軽くてすむ。
（形態４）ドローバに固定されてバネ力を受けるカラーの断面は、円の外周を断続的にカットした形状となっている。
この形態によると、カラーと主軸長孔間の潤滑剤が流動しやすく、ドローバをスライドさせるに要する力が軽くてすむ。
（形態５）長孔を密封するシール手段は、ドローバのスライド時にドローバの同一径部が通過する主軸内面に固定されている。
この形態によると、ドローバのスライド時に、密封された長孔の容積を不変とでき、空気溜りを不要化できる。
【００１０】
【発明の実施例】
（第１実施例）最初に図１〜３を用いて、第１実施例を説明する。図１は第１実施例の主軸装置１の断面図を示している。主軸４はベアリング１０群によってボディ８に回転可能に支持されている。主軸４の下端にはテーパ部１７が設けられており、このテーパ部に工具ホルダ１６がクランプされる。主軸４には、その回転軸心に沿って長孔２８が設けられている。その長孔２８内に、略筒状のドローバ２がスライド可能に収容されている。ドローバ２は、工具ホルダ１６を主軸４にクランプしたり、アンクランプしたりする。ドローバ２の上端近傍にカラー３２が固定されている。そのカラー３２よりも下方位置のドローバ２の周囲に皿バネ６が設けられている。皿バネ６は長孔２８内に収容されている。皿バネ６は中心に貫通孔を有し、その貫通孔をドローバ２が貫通している。皿バネ６は、主軸４ないしドローバ２と同一方向に伸びている。皿バネ６は圧縮状態で収容されており、その下端は長孔２８に形成された段部２９と当接し、その上端はドローバ２に固定されたカラー３２に当接している。このために、皿バネ６はドローバ２を主軸４に対して上方に付勢している。
【００１１】
ドローバ２の下端には略筒状のチャッキングスリーブ１２が固定されている。チャッキングスリーブ１２の側面には複数のボールセット孔２０が設けられている。各ボールセット孔２０にボール１４がセットされている。
長孔２８の下端近傍には、小径部２２と大径部１８とテーパ部１７が形成されている。
ドローバ２が図１に示す上方位置にあるとき、ボール１４群は小径部２２に対応する位置にあり、ボール１４群は半径方向外側に移動することが禁止される。ドローバ２が図１に示す位置から下方にスライドすると、ボール１４群は大径部１８に対応する位置に移動し、ボール群１４は半径方向外側に移動することが許容される。
【００１２】
工具ホルダ１６は後端にプルスタッド２４を有し、テーパ部１７内に収容される。ドローバ２が皿バネ６の付勢力で上方に持ち上げられていることから、半径方向外側に移動することが禁止されているボール１４群がプルスタッド２４を上方に引き上げ、工具ホルダ１６がテーパ部１７に押付けられ、工具ホルダ１６が主軸４にクランプされる。工具ホルダ１６のクランプ力は皿バネ６の付勢力に起因する為に、皿バネ６のバネ力は大きなものが使用されている。
工具交換時には、ドローバ２の上端に下向きの力が加えられる。すると、皿バネ６の力に抗してドローバ２が下方にシフトし、ボール１４群が大径部１８に対応する高さとなり、半径方向に移動することが許容され、この状態では工具ホルダ１６のプルスタッド２４がボール１４群間を通過することができる。このようにして、工具が交換される。
【００１３】
次に詳細構造を説明する。長孔２８の上端には、封入蓋４０がネジ込まれている。封入蓋４０の中心に沿って孔が貫通しており、この貫通孔をドローバ２が貫通している。ドローバ２と封入蓋４０の間には、オーリング３８がセットされており、封入蓋４０が長孔２８内の空間と外界を気密に遮断している。封入蓋４０の下面には空気溜り３６が設けられている。空気溜り３６は主軸４ないしドローバ２の軸心方向に伸びている。
【００１４】
図２の断面に良く示されるように、ドローバ２の上端近傍に固定されて皿バネ６のバネ力を受け止めるカラー３２の外縁は、円の外周を断続的にカットした形状となっている。即ちカラー３２の外縁には、３箇所にカッティング部３３が設けられている。なお、カラーストッパー３４によって、カラー３２がカラーストッパー３４側へ移動することが禁止されている。カラーストッパー３４はドローバ２に螺着されている。
図２ならびに、ドローバ２の断面を示す図３に示されるように、ドローバ２の外縁も円の外周を断続的にカットした形状となっている。即ちドローバ２の外縁には、３箇所にカッティング部３０が設けられている。図２と図３において、ドローバ２の軸心に示される孔２ａは、切削液を工具ホルダ１６側に送り出す流路である。
【００１５】
ドローバ２の下端に固定されているチャッキングスリーブ１２の外周には、オーリング２６がセットされている。従って、チャッキングスリーブ１２が、長孔２８内の空間と外界を気密に遮断している。
封入蓋４０（正確にはオーリング３８）とチャッキングスリーブ１２（正確にはオーリング２６）で外界から遮断されている長孔２８内に潤滑剤が充填されている。従って皿バネ６は常に潤滑剤中にある。本実施例において潤滑剤は、粘度の低い潤滑油を用いることが好ましい。
【００１６】
以下、本実施例の主軸装置１の作用を説明する。
図１は、工具ホルダ１６をクランプしている状態である。ドローバ２は皿バネ６によって上方に持ち上げられている。ボール１４は、長孔２８の小径部２２に対応する位置にあるので、ボール群１４と工具ホルダ１６のプルスタッド２４は係合状態にある。プルスタッド２４はボール１４群間を通過することができず、従って皿バネ６によって工具ホルダ１６が上方に引き上げられ、テーパ部１７に強く押付けられることによって工具ホルダ１６が主軸４にクランプされる。
【００１７】
主軸装置１は、主軸４の回転軸を軸心として主軸４を回転（矢印Ｒ）させることができる。主軸４を高速で回転させても、長孔２８内には充分な量の潤滑剤が充填されているので、潤滑剤が遠心力で外側に押しやられることがなく、皿バネ６全体が常に潤滑剤中にある。皿バネ６の潤滑が途切れることがない。
なお、空気溜り３６は長孔２８から軸心方向に伸びるために、潤滑剤に強い遠心力が働いても、潤滑剤が空気溜り３６に侵入することがない。
【００１８】
工具ホルダ１６を工具交換するときは、主軸４の回転を停止させる。次に、ドローバ２に下向きの外力（皿バネ６のバネ力以上の力）を作用させる。
前記したように、密封された長孔２８内に充分な量の潤滑剤が充填されているので、潤滑剤が遠心力で外側に押しやられることがなく、皿バネ６の全体が常に潤滑剤中にある。従って、工具交換時にドローバ２を押し下げて皿バネ６を圧縮する際に、皿バネ６は十分に潤滑されており、局所的に無理がかかって皿バネ６が破損することが防止される。
前述したように、ドローバ２の外縁は円の外周を断続的にカットした形状となっている。従って、ドローバ２のカット部３０と皿バネ６の貫通孔との間の空間を潤滑剤が流動し易い。また、カラー３２の外縁も円の外周を断続的にカットした形状となっているので、カラー３２の外縁と長孔２８との間の空間を潤滑剤が流動し易い。その結果、この主軸装置１では、ドローバ２を長孔２８内でスムースに移動させることができる。
主軸装置１は空気溜り３６を有し、ここに圧縮性の空気が充満しているので、ドローバ２の上下動に伴って長孔２８内の密封された空間容積が変化することに対応することができる。ドローバ２が下方に移動して密封された空間容積が増大するときに空気溜り３６にある空気が膨張する。ドローバ２が上方に移動して密封された空間容積が減少するときに空気溜り３６にある空気が圧縮される。
【００１９】
アンクランプ時には、ドローバ２は、図１に示すクランプ時での位置よりも主軸４に対して下方にシフトしている。このとき、ボール１４は、長孔２８の大径部１８に対応する位置にある。従って、ボール１４は、半径方向外側に移動可能である。このために、工具ホルダ１６に下向きの力を加えるとプルスタッド２４はボール１４群間を通り抜けて下方に抜け出る。このようにして主軸４から工具ホルダ１６が取り外される。
【００２０】
古い工具ホルダを取りはずした後に新しい工具ホルダをテーパ部１７に挿入して上向きの力を加えると、ボール１４が半径方向外側に移動可能であるために、プルスタッド２４はボール１４群間を通り抜けて上方に抜け出る。
【００２１】
アンクランプ状態からクランプ状態に戻すときには、ドローバ２を下側に付勢している外力を開放する。すると皿バネ６のバネ力によってドローバ２は上昇する。
【００２２】
本実施例の主軸装置１では、密封された長孔２８内に充分な量の潤滑剤が充填されている。その結果、主軸４を高速回転させた後にクランプするときにも、潤滑剤によって皿バネ６は充分に潤滑されている。クランプ時に皿バネ６に局所的に大きな力が作用して皿バネ６が損傷することはない。
クランプ時にも、ドローバ２のカット部３０と皿バネ６の貫通孔との間の空間ならびに、断続的にカットされたカラー３２の外縁と長孔２８との間の空間を潤滑剤が流動し易い。その結果、この主軸装置１では、ドローバ２が長孔２８内でスムースに移動する。
本実施例の主軸装置１では、ドローバ２の上昇時に密封された空間の容積が減少する。このときには空気溜り３６内の空気が収縮することでこの容積変化が補償される。密封空間がドローバの移動を妨げることはない。
【００２３】
本実施例の主軸装置１では、密封された長孔２８の容積変化に対応するために、空気溜り３６を利用する。しかしながら、空気溜り３６を特に設けなくてもよい。密封された長孔２８内を潤滑剤で完全には充填せず、適切量の空気を一緒に封入しても良い。潤滑剤の量が十分にあれば、少々の空気があっても、皿バネ６の潤滑が不良となることはない。
【００２４】
（第２実施例）以下、本発明を具現化した第２の実施例を説明する。本実施例の主軸装置は、長孔内に潤滑剤を封入するシール手段に特徴を有する。第１実施例と同じ部材には同じ参照符号を付し、重複する説明を省略する。
図４に良く示されるように、本実施例の主軸装置５０では、長孔２８内に凸部７０が設けられている。その凸部７０の内周面にオーリング７２が備えられている。ドローバの２の上下動時に、ドローバ２の同一径の部分がオーリング７２を通過する。
また、封入蓋６０の内周面にオーリング３８が備えられている。ドローバの２の上下動時に、ドローバ２の同一径の部分がオーリング３８を通過する。このために、オーリング３８と７２で外界から密封された空間７４の容積は、ドローバの２の上下動時に変化しない。
このために、第２実施例の場合には、密封された空間７４内に空気を封入しておいて密封された空間７４の容積変化に対応する必要がない。
第２実施例の封入蓋６０には、空気溜り３６が設けられていない。長孔２８内の密封された空間７４には潤滑剤が完全充填されている。
【００２５】
本実施例の主軸装置５０は、長孔２８内の密封された空間７４の容積が変化せず、その空間７４を潤滑剤が完全に充填している。その結果、主軸をいかに高速に回転させても遠心力で潤滑剤が外方に追いやられることがなく、クランプ時やアンクランプ時においても、皿バネ６の潤滑が不良となることがない。
【００２６】
なお、第２実施例の主軸装置５０の場合にも、潤滑剤が密封空間７４を完全に充填している必要はない。皿バネ６の潤滑が途切れることがないだけの潤滑剤が封入されていれば良い。密封空間７４に適切量の空気が封入されていてもよい。なお、封入する気体は空気に限られない。酸化防止のために、窒素や不活性ガスを封入することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の主軸装置の断面図である。
【図２】図１中ＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図１中ＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】第２実施例の主軸装置の断面図である。
【符号の説明】
１・・主軸装置
２・・ドローバ
４・・主軸
６・・皿バネ
２８・・長孔
３０・・カッティング部
３２・・カラー
３３・・カッティング部
３６・・空気溜り
４０・・封入蓋
５０・・主軸装置
６０・・封入蓋[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a spindle device for a machine tool. In particular, the present invention relates to a spindle device that allows a drawbar to slide smoothly after being rotated at a high speed.
[0002]
[Prior art]
A spindle device used in a machine tool includes a main shaft that is rotatably supported, a draw bar that is slidably received in a long hole formed along the axis of the main shaft, and a main shaft device that is accommodated in the long hole. And a spring that biases the draw bar in one direction.
As is well known, when the tool holder is attached to and detached from the main shaft, the draw bar is slid, and when the tool holder is attached to the main shaft, the tool holder is clamped to the main shaft by a biasing force of a spring that biases the draw bar.
A lubricant, usually grease, is applied between the drawbar and the spring so that the drawbar can slide smoothly.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The spindle speed of machine tools is getting faster. What was conventionally about 3,000 to 6,000 rpm is now used at 10,000 to 20,000 rpm or higher.
On the other hand, in recent years, when the draw bar is slid, there are many accidents in which the spring is damaged.
As a result of various studies on the cause of the spring breakage, the present inventor has found that the spindle rotational speed has a great influence. When the drawbar slides and the spring is deformed, the main shaft rotation speed greatly affects the damage phenomenon of the spring even though the main shaft is stopped.
As a result of further research, it has been found that the centrifugal force increases as the spindle speed increases, and finally the centrifugal force acting on the grease exceeds the adhesive force of the grease. As a result, when the rotational speed of the main spindle is increased, the grease adhering between the draw bar and the spring is blown off by the centrifugal force, and the grease does not exist between the draw bar and the spring. Since the drawbar slides in this state, it was confirmed that the spring was easily damaged due to excessive force on the spring.
[0004]
The present invention realizes a spindle device that can prevent a spring from being damaged when a drawbar slides even when the spindle is rotated at a high speed.
[0005]
[Means, actions and effects for solving problems]
A main shaft device of the present invention includes a main shaft that is rotatably supported, a draw bar that is slidably received in a long hole formed along the axis of the main shaft, and a main shaft that is accommodated in the long hole. a spindle device having a spring that urges the draw bar on the other hand in the direction though, that has a long hole is sealed, a lubricant is sealed in the sealed elongated hole. An air pocket extending in the axial direction from the long hole is formed .
[0006]
According to this device, even if a strong centrifugal force acts on the lubricant, the lubricant cannot be moved because it is filled in the sealed long hole, and there is no lubricant between the drawbar and the spring. It is possible to prevent the occurrence of the situation. For this reason, the spring is well lubricated when the drawbar slides, and it is possible to prevent the spring from being excessively damaged.
According to this apparatus, it is possible to cope with a case where the volume of the sealed space changes when the drawbar slides. Since the air reservoir extends in the axial direction from the long hole, the lubricant does not enter the air reservoir even if a strong centrifugal force acts on the lubricant.
[0007]
The present invention provides the following spindle device. The main shaft device includes a main shaft that is rotatably supported, a draw bar that is slidably received in a long hole formed along the axis of the main shaft, and a main shaft that is accommodated in the long hole. a spring biasing the draw bar on the other hand in the direction Te, a first sealing means have been secured to the main shaft inner surface to seal one side of the elongated hole, the long hole is fixed to the main shaft inner surface 2nd sealing means which has sealed the other side of this, and the lubricant is sealed in the sealed long hole. The first sealing means and the second sealing means are fixed to the inner surface of the main shaft through which the same diameter portion of the draw bar passes when the draw bar slides.
[0008]
According to this apparatus, the spring is well lubricated when the drawbar is slid, and it is possible to prevent the spring from being forced and damaged. Further, the volume of the sealed long hole can be made unchanged, and an air reservoir can be made unnecessary.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The main features of the embodiments described below are listed.
(Form 1) The spring is a disc spring.
(Mode 2) The air reservoir is provided in an enclosure lid that is inserted into the long hole from the rear end of the main shaft and seals the long hole.
According to this embodiment, when the spindle device is assembled, it is easy to realize a state where a predetermined amount of air is stored in the air reservoir.
(Mode 3) The cross section of the draw bar has a shape in which the outer periphery of the circle is cut intermittently.
According to this embodiment, the lubricant between the draw bar and the spring is easy to flow, and the force required to slide the draw bar is light.
(Form 4) The cross section of the collar fixed to the draw bar and receiving the spring force has a shape in which the outer periphery of the circle is cut intermittently.
According to this embodiment, the lubricant between the collar and the main shaft long hole is easy to flow, and the force required to slide the draw bar is light.
(Form 5) The sealing means for sealing the long hole is fixed to the inner surface of the main shaft through which the same diameter portion of the draw bar passes when the draw bar slides.
According to this embodiment, when the drawbar slides, the volume of the sealed long hole can be kept unchanged, and an air pocket can be made unnecessary.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First Example First, a first example will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a cross-sectional view of the spindle device 1 of the first embodiment. The main shaft 4 is rotatably supported on the body 8 by a group of bearings 10. A tapered portion 17 is provided at the lower end of the main shaft 4, and the tool holder 16 is clamped to the tapered portion. The main shaft 4 is provided with a long hole 28 along its rotational axis. A substantially cylindrical drawbar 2 is slidably accommodated in the long hole 28. The draw bar 2 clamps or unclamps the tool holder 16 to the main shaft 4. A collar 32 is fixed near the upper end of the drawbar 2. A disc spring 6 is provided around the draw bar 2 below the collar 32. The disc spring 6 is accommodated in the long hole 28. The disc spring 6 has a through hole in the center, and the draw bar 2 passes through the through hole. The disc spring 6 extends in the same direction as the main shaft 4 or the draw bar 2. The disc spring 6 is accommodated in a compressed state, the lower end thereof is in contact with a step portion 29 formed in the long hole 28, and the upper end thereof is in contact with a collar 32 fixed to the draw bar 2. Therefore, the disc spring 6 urges the draw bar 2 upward with respect to the main shaft 4.
[0011]
A substantially cylindrical chucking sleeve 12 is fixed to the lower end of the draw bar 2. A plurality of ball set holes 20 are provided on the side surface of the chucking sleeve 12. A ball 14 is set in each ball set hole 20.
Near the lower end of the long hole 28, a small diameter portion 22, a large diameter portion 18, and a taper portion 17 are formed.
When the draw bar 2 is in the upper position shown in FIG. 1, the balls 14 are in positions corresponding to the small diameter portions 22, and the balls 14 are prohibited from moving radially outward. When the draw bar 2 slides downward from the position shown in FIG. 1, the balls 14 are moved to a position corresponding to the large diameter portion 18, and the balls 14 are allowed to move radially outward.
[0012]
The tool holder 16 has a pull stud 24 at the rear end and is accommodated in the tapered portion 17. Since the draw bar 2 is lifted upward by the urging force of the disc spring 6, the balls 14, which are prohibited from moving radially outward, pull the pull stud 24 upward, and the tool holder 16 is taper 17. The tool holder 16 is clamped to the main shaft 4. Since the clamping force of the tool holder 16 is caused by the biasing force of the disc spring 6, a large spring force of the disc spring 6 is used.
When changing the tool, a downward force is applied to the upper end of the drawbar 2. Then, the draw bar 2 is shifted downward against the force of the disc spring 6, and the balls 14 have a height corresponding to the large diameter portion 18 and are allowed to move in the radial direction. In this state, the tool holder 16 Pull studs 24 can pass between the groups of balls 14. In this way, the tool is changed.
[0013]
Next, the detailed structure will be described. An enclosure lid 40 is screwed into the upper end of the long hole 28. A hole passes through the center of the enclosure lid 40, and the drawbar 2 passes through the through hole. An O-ring 38 is set between the draw bar 2 and the enclosure lid 40, and the enclosure lid 40 hermetically blocks the space in the long hole 28 and the outside. An air reservoir 36 is provided on the lower surface of the sealing lid 40. The air reservoir 36 extends in the axial direction of the main shaft 4 or the draw bar 2.
[0014]
As shown well in the cross section of FIG. 2, the outer edge of the collar 32 that is fixed near the upper end of the draw bar 2 and receives the spring force of the disc spring 6 has a shape in which the outer periphery of the circle is cut intermittently. That is, cutting portions 33 are provided at three locations on the outer edge of the collar 32. The collar stopper 34 prohibits the collar 32 from moving toward the color stopper 34 side. The color stopper 34 is screwed to the draw bar 2.
As shown in FIG. 2 and FIG. 3 showing a cross section of the drawbar 2, the outer edge of the drawbar 2 also has a shape in which the outer periphery of the circle is cut intermittently. That is, cutting portions 30 are provided at three locations on the outer edge of the drawbar 2. 2 and 3, a hole 2a shown at the axis of the drawbar 2 is a flow path for feeding cutting fluid to the tool holder 16 side.
[0015]
An O-ring 26 is set on the outer periphery of the chucking sleeve 12 fixed to the lower end of the draw bar 2. Therefore, the chucking sleeve 12 hermetically blocks the space in the long hole 28 and the outside.
Lubricant is filled in the long hole 28 that is blocked from the outside by the sealing lid 40 (more precisely, the O-ring 38) and the chucking sleeve 12 (more precisely, the O-ring 26). Therefore, the disc spring 6 is always in the lubricant. In this embodiment, it is preferable to use a lubricating oil having a low viscosity as the lubricant.
[0016]
Hereinafter, the operation of the spindle device 1 of the present embodiment will be described.
FIG. 1 shows a state in which the tool holder 16 is clamped. The draw bar 2 is lifted upward by a disc spring 6. Since the ball 14 is in a position corresponding to the small diameter portion 22 of the long hole 28, the ball group 14 and the pull stud 24 of the tool holder 16 are in an engaged state. The pull stud 24 cannot pass between the groups of balls 14, so that the tool holder 16 is pulled upward by the disc spring 6 and strongly pressed against the tapered portion 17, whereby the tool holder 16 is clamped to the spindle 4.
[0017]
The main shaft device 1 can rotate the main shaft 4 (arrow R) about the rotation axis of the main shaft 4 as an axis. Even when the main shaft 4 is rotated at a high speed, a sufficient amount of lubricant is filled in the long hole 28, so that the lubricant is not pushed outward by centrifugal force, and the whole disc spring 6 is always lubricated. It is in the agent. Lubrication of the disc spring 6 is not interrupted.
Since the air reservoir 36 extends in the axial direction from the long hole 28, the lubricant does not enter the air reservoir 36 even if a strong centrifugal force acts on the lubricant.
[0018]
When changing the tool holder 16, the rotation of the spindle 4 is stopped. Next, a downward external force (a force greater than the spring force of the disc spring 6) is applied to the draw bar 2.
As described above, since a sufficient amount of lubricant is filled in the sealed long hole 28, the lubricant is not pushed outward by centrifugal force, and the whole disc spring 6 is always in the lubricant. It is in. Accordingly, when the disk spring 6 is compressed by pushing down the draw bar 2 when changing the tool, the disk spring 6 is sufficiently lubricated, and the disk spring 6 is prevented from being damaged due to local overload.
As described above, the outer edge of the draw bar 2 has a shape obtained by intermittently cutting the outer periphery of the circle. Therefore, the lubricant easily flows in the space between the cut portion 30 of the draw bar 2 and the through hole of the disc spring 6. Further, since the outer edge of the collar 32 has a shape in which the outer periphery of the circle is cut intermittently, the lubricant easily flows in the space between the outer edge of the collar 32 and the long hole 28. As a result, in the spindle device 1, the draw bar 2 can be smoothly moved in the long hole 28.
Since the spindle device 1 has an air reservoir 36 and is filled with compressible air, the sealed space volume in the long hole 28 changes as the drawbar 2 moves up and down. Can do. When the drawbar 2 moves downward and the sealed space volume increases, the air in the air reservoir 36 expands. When the drawbar 2 moves upward and the sealed space volume decreases, the air in the air reservoir 36 is compressed.
[0019]
At the time of unclamping, the draw bar 2 is shifted downward with respect to the main shaft 4 from the position at the time of clamping shown in FIG. At this time, the ball 14 is in a position corresponding to the large diameter portion 18 of the long hole 28. Accordingly, the ball 14 is movable radially outward. For this reason, when a downward force is applied to the tool holder 16, the pull stud 24 passes between the groups of balls 14 and falls downward. In this way, the tool holder 16 is removed from the main shaft 4.
[0020]
When the new tool holder is inserted into the tapered portion 17 after the old tool holder is removed and an upward force is applied, the ball 14 can move radially outward, so that the pull stud 24 passes between the groups of balls 14. Exit upwards.
[0021]
When returning from the unclamped state to the clamped state, the external force that urges the drawbar 2 downward is released. Then, the draw bar 2 is raised by the spring force of the disc spring 6.
[0022]
In the spindle device 1 of the present embodiment, a sufficient amount of lubricant is filled in the sealed long hole 28. As a result, even when the main shaft 4 is rotated after being rotated at a high speed, the disc spring 6 is sufficiently lubricated by the lubricant. A large force does not act locally on the disc spring 6 during clamping, and the disc spring 6 is not damaged.
Even during clamping, the lubricant easily flows in the space between the cut portion 30 of the draw bar 2 and the through hole of the disc spring 6 and the space between the outer edge of the collar 32 that is cut intermittently and the long hole 28. . As a result, in the spindle device 1, the draw bar 2 moves smoothly in the long hole 28.
In the spindle device 1 of the present embodiment, the volume of the sealed space is reduced when the drawbar 2 is raised. At this time, the volume change is compensated by contraction of the air in the air reservoir 36. The sealed space does not hinder the movement of the drawbar.
[0023]
In the spindle device 1 of the present embodiment, an air reservoir 36 is used to cope with the volume change of the sealed long hole 28. However, the air reservoir 36 need not be provided. The sealed long hole 28 may not be completely filled with the lubricant, and an appropriate amount of air may be enclosed together. If the amount of the lubricant is sufficient, even if there is a little air, the disc spring 6 will not be poorly lubricated.
[0024]
Second Embodiment Hereinafter, a second embodiment that embodies the present invention will be described. The spindle device of this embodiment is characterized by a sealing means that encloses a lubricant in the long hole. The same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
As shown well in FIG. 4, in the spindle device 50 of the present embodiment, a convex portion 70 is provided in the long hole 28. An O-ring 72 is provided on the inner peripheral surface of the convex portion 70. When the drawbar 2 moves up and down, a portion of the drawbar 2 having the same diameter passes through the O-ring 72.
An O-ring 38 is provided on the inner peripheral surface of the enclosing lid 60. When the drawbar 2 moves up and down, a portion of the drawbar 2 having the same diameter passes through the O-ring 38. For this reason, the volume of the space 74 sealed from the outside by the O-rings 38 and 72 does not change when the drawbar 2 moves up and down.
For this reason, in the case of the second embodiment, it is not necessary to enclose air in the sealed space 74 and cope with the volume change of the sealed space 74.
An air reservoir 36 is not provided in the sealing lid 60 of the second embodiment. The sealed space 74 in the long hole 28 is completely filled with the lubricant.
[0025]
In the spindle device 50 of this embodiment, the volume of the sealed space 74 in the long hole 28 does not change, and the space 74 is completely filled with the lubricant. As a result, no matter how fast the main shaft is rotated, the lubricant is not driven outward by centrifugal force, and the disc spring 6 is not poorly lubricated during clamping and unclamping.
[0026]
Even in the spindle device 50 of the second embodiment, it is not necessary for the lubricant to completely fill the sealed space 74. It suffices if a lubricant that prevents the disc spring 6 from being interrupted is sealed. An appropriate amount of air may be sealed in the sealed space 74. The gas to be sealed is not limited to air. Nitrogen or an inert gas can also be sealed to prevent oxidation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a spindle device of a first embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a spindle device of a second embodiment.
[Explanation of symbols]
1 ·· Spindle device 2 ·· Drawbar 4 ·· Spindle 6 ·· Belleville spring 28 ·· Long hole 30 ·· Cutting portion 32 ·· Collar 33 ·· Cutting portion 36 · · Air reservoir 40 · · Enclosure lid 50 ·· Spindle device 60..Enclosure lid

Claims

A main shaft that is rotatably supported, a draw bar that is slidably received in a long hole formed along the axis of the main shaft, and a draw bar that is received in the long hole and that is unidirectional A spindle device having a spring biased to
The long hole is sealed, and a lubricant is sealed in the sealed long hole,
A spindle device characterized in that an air reservoir extending in the axial direction from the elongated hole is formed.

A main shaft that is rotatably supported, a draw bar that is slidably received in a long hole formed along the axis of the main shaft, and a draw bar that is received in the long hole and that is unidirectional a spring urges the a first sealing means to seal one side of the long hole is fixed to the main shaft inner surface, to seal the other side of the long hole is fixed to the main shaft inner surface A spindle device having second sealing means,
Lubricant is sealed in the sealed slot,
A main shaft device, wherein the first sealing means and the second sealing means are fixed to an inner surface of the main shaft through which the same diameter portion of the draw bar passes when the draw bar slides.