JP4139971B2 - Spindle device - Google Patents

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本発明は、工作機械等の主軸装置に関する。   The present invention relates to a spindle device such as a machine tool.

従来の工作機械等の主軸装置としては、図13に示すようなビルトインモータスピンドル装置が知られている(例えば、特許文献1及び2参照)。   As a conventional spindle device for a machine tool or the like, a built-in motor spindle device as shown in FIG. 13 is known (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

図13に示すビルトインモータスピンドル装置80は、ユニット支持部材82によって保持されるモータハウジング83と、このモータハウジング前方に結合されるフロントハウジング84と、を備えている。また、このモータハウジング83及びフロントハウジング84内に内装されるスピンドル本体85と、モータハウジング83の中間部内周に固着されたステータ86とを備え、スピンドル本体85の中間部外周にはロータ87が固着されている。   The built-in motor spindle device 80 shown in FIG. 13 includes a motor housing 83 held by a unit support member 82 and a front housing 84 coupled to the front of the motor housing. The motor housing 83 and the front housing 84 are provided with a spindle main body 85 and a stator 86 fixed to the inner periphery of the intermediate portion of the motor housing 83. A rotor 87 is fixed to the outer periphery of the intermediate portion of the spindle main body 85. Has been.

また、スピンドル本体85は中空筒状となり、筒内には皿ばね88で付勢され且つ筒内を摺動自在なドローバ89が設けられているとともに、この先端にはチャック部89aが設けられている。そして、フロントハウジング84とスピンドル本体85間には、4個のフロント側軸受92を介装している。また、スピンドル本体85の後部外周には円筒ころ軸受であるリア側軸受93と、軸受スリーブ94が外嵌されており、モータハウジング83の後部にはリアカバー95がボルト締めされている。
特開平7−112303号公報(第2−3頁、第1図) 特開2003−159622号公報(第4−5頁、第1図)
The spindle body 85 has a hollow cylindrical shape, and a draw bar 89 that is urged by a disc spring 88 and is slidable in the cylinder is provided in the cylinder, and a chuck portion 89a is provided at the tip. Yes. Four front bearings 92 are interposed between the front housing 84 and the spindle body 85. A rear side bearing 93 that is a cylindrical roller bearing and a bearing sleeve 94 are fitted on the outer periphery of the rear portion of the spindle body 85, and a rear cover 95 is bolted to the rear portion of the motor housing 83.
JP-A-7-112303 (page 2-3, FIG. 1) JP 2003-159622 A (page 4-5, FIG. 1)

ところで、工作機械では、主に軸受に損傷を生じることで主軸故障の原因となることが多く、軸受の寿命や、加工プログラムミスによる主軸の衝突等がその原因である。主軸が故障してから復帰するまでの時間(ダウンタイム)を短縮することが、特に自動車部品加工等の生産ラインに直結する部品加工現場では重要である。また、工作機械の主軸の高速化が進んでおり、主軸軸受の寿命は低速機(dmN 60万未満)では10万時間以上と実質無限であったのに対し、高速機では1〜2万時間となってきたため、消耗品扱いと考え、メンテナンスコストを抑える必要も生じている。   By the way, in a machine tool, it is often the cause of a spindle failure by mainly damaging the bearing, which is caused by a bearing life, a spindle collision caused by a machining program error, or the like. It is important to reduce the time (downtime) from when a spindle breaks down until it returns, especially at parts machining sites that are directly connected to production lines such as automobile parts machining. In addition, the spindle speed of machine tools has been increased, and the life of spindle bearings has been infinite for 100,000 low-speed machines (less than 600,000 dmN), compared to 10,000 to 20,000 hours for high-speed machines. Therefore, it is considered that it is treated as a consumable, and there is a need to reduce maintenance costs.

上記特許文献1に開示されているスピンドル装置80では、メンテナンス性向上のためにスピンドル本体85が抜けるように構成されている。しかしながら、この構成では、スピンドル本体85は抜けるが、円筒ころ軸受であるリア側軸受93の交換に関する記載はなく、リア側軸受93が損傷すればメンテナンスの手間は従来と変わらない。また、スピンドル本体85を抜くために、潤滑ノズルの突出部が設けられないので、必然的に、組込み後にリア軸受93の慣らし運転が2〜10時間程度必要となるので、ダウンタイムが長くなるという問題があった。
また、上記特許文献2に開示されている主軸装置では、主軸を取り外す時は後部に回ってパイプ73を外したり、組立てるときはさらに軸受ケース33とパイプ73の位相を合わせる作業が必要であったりと、作業性が悪いという問題があった。
The spindle device 80 disclosed in Patent Document 1 is configured such that the spindle main body 85 can be removed to improve maintainability. However, in this configuration, the spindle main body 85 comes off, but there is no description regarding replacement of the rear side bearing 93 which is a cylindrical roller bearing, and if the rear side bearing 93 is damaged, the maintenance work is not different from the conventional one. Further, since the protruding portion of the lubricating nozzle is not provided in order to remove the spindle body 85, inevitably, the running-in operation of the rear bearing 93 is required for about 2 to 10 hours after the assembly, so that the downtime is prolonged. There was a problem.
Further, in the main shaft device disclosed in Patent Document 2, when removing the main shaft, the pipe 73 is removed by turning to the rear portion, or when assembling, it is necessary to further align the phases of the bearing case 33 and the pipe 73. There was a problem that workability was bad.

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、メンテナンス時の組込み及び取り外し作業が容易で且つ低コストな主軸装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a spindle device that can be easily assembled and removed during maintenance and is low in cost.

1)本発明の主軸装置は、ステータを有する外筒と、ロータを有する回転自在な回転軸と、外輪がフロントハウジングに固定されると共に内輪が前記回転軸の一端に外嵌するフロント側軸受と、前記回転軸の他端側に配設され前記外筒に嵌合して前記回転軸の軸方向に移動可能な軸受スリーブと、内輪が前記回転軸の他端に外嵌すると共に外輪が前記軸受スリーブに固定されて前記フロント側軸受と共働して前記回転軸を回動自在に支持するリア側軸受と、を備えた主軸装置であって、前記軸受スリーブが、スリーブハウジングに内嵌されており、当該軸受スリーブ外径が、当該スリーブハウジング内径に対して隙間嵌めで嵌合されており、前記軸受スリーブと前記スリーブハウジングとの嵌合長さと、当該軸受スリーブの外径と、の比が、嵌合長さ/外径=0.45〜0.8の範囲内に設定されており、前記リア側軸受が、定位置予圧で且つ背面組み合わせのアンギュラ玉軸受であり、前記外筒の内周径、前記ステータの内径、前記軸受スリーブの外径の順に直径が小さくなり、前記フロントハウジングと、前記回転軸と前記軸受スリーブとからなる半組立体が前記外筒から抜き取り可能であり、且つ前記軸受スリーブから後方の任意の断面における回転体直径が、前記軸受スリーブ後端から前記断面の間における非回転体の最小直径よりも小さい、ことを特徴としている。 1) A main shaft device of the present invention includes an outer cylinder having a stator, a rotatable rotating shaft having a rotor, a front side bearing in which an outer ring is fixed to a front housing and an inner ring is fitted around one end of the rotating shaft. A bearing sleeve that is disposed on the other end side of the rotating shaft and is fitted to the outer cylinder and is movable in the axial direction of the rotating shaft; an inner ring is fitted on the other end of the rotating shaft; And a rear side bearing fixed to a bearing sleeve and cooperating with the front side bearing to rotatably support the rotary shaft, wherein the bearing sleeve is fitted in a sleeve housing. The outer diameter of the bearing sleeve is fitted with a clearance fit to the inner diameter of the sleeve housing, and the ratio between the fitting length of the bearing sleeve and the sleeve housing and the outer diameter of the bearing sleeve But, Gocho of / is set within a range of outside diameter = 0.45 to 0.8, the rear side bearing is a angular contact ball bearing and the rear combination position preloading, the inner circumference of the outer cylinder The inner diameter of the stator and the outer diameter of the bearing sleeve decrease in order, and the front housing, the subassembly comprising the rotating shaft and the bearing sleeve can be removed from the outer cylinder, and the bearing The diameter of the rotating body in an arbitrary cross section behind the sleeve is smaller than the minimum diameter of the non-rotating body between the cross section from the rear end of the bearing sleeve.

軸受スリーブが、スリーブハウジングに内嵌されて、軸受スリーブ外径がスリーブハウジング内径に対して隙間嵌めで嵌合されており、リア側軸受が、定位置予圧で且つ背面組み合わせのアンギュラ玉軸受であるので、リア側軸受及び軸受スリーブは、主に回転軸をサポートするのが役割であるが、ロータ発熱による熱膨張など軸方向変位をシンプルな構造で吸収することができる。
また、軸受スリーブとスリーブハウジングとの嵌合長さと、軸受スリーブの外径との比が、嵌合長さ/外径=0.45〜0.8の範囲内に設定されているので、軸受スリーブの外径と、スリーブハウジングとの嵌合部の長さとが、適切な関係に設定されるため、メンテナンス性および工作機械としての性能に優れた半組立体の構造を得ることができる。
ここで、フロント側軸受としては、複列の組み合わせアンギュラ玉軸受を例示できる。
The bearing sleeve is fitted in the sleeve housing, the outer diameter of the bearing sleeve is fitted with a clearance fit to the inner diameter of the sleeve housing, and the rear side bearing is an angular ball bearing with a fixed position preload and a rear combination. Therefore, the role of the rear side bearing and the bearing sleeve is mainly to support the rotating shaft, but it is possible to absorb axial displacement such as thermal expansion due to heat generation by the rotor with a simple structure.
Further, since the ratio between the fitting length of the bearing sleeve and the sleeve housing and the outer diameter of the bearing sleeve is set within the range of fitting length / outer diameter = 0.45 to 0.8, the bearing Since the outer diameter of the sleeve and the length of the fitting portion with the sleeve housing are set in an appropriate relationship, a semi-assembly structure excellent in maintainability and performance as a machine tool can be obtained.
Here, as a front side bearing, a double row combination angular contact ball bearing can be illustrated.

このように構成された主軸装置においては、フロントハウジング、回転軸及び軸受スリーブとからなる半組立体が外筒から抜き取り可能である。そのため、組込み性が向上するとともに破損時に速やかに交換できる。また、軸受スリーブは、リア側軸受が組立てられた状態であるため、半組立体の抜き差しでグリースの状態は変化しない。
従って、この主軸装置においては、半組立体を別の外筒を用いて予め慣らし運転を行ってから在庫することで、回転軸破損時に半組立体を交換して、即座に通常運転が可能となり、ダウンタイムの大幅な短縮が可能となる。また、主軸装置全体を交換するよりコスト低減でき、在庫コストの低減も可能となる。これにより、従来のような、メンテナンスの手間を減少することができないグリース潤滑となって組込み後に軸受の慣らし運転を必要とするためにダウンタイムが長くなるという問題を解消できることになる。
In the main shaft device configured as described above, the subassembly including the front housing, the rotating shaft, and the bearing sleeve can be extracted from the outer cylinder. As a result, the ease of installation is improved and it can be quickly replaced when damaged. Further, since the bearing sleeve is in a state in which the rear side bearing is assembled, the state of the grease does not change when the subassembly is inserted or removed.
Therefore, in this main shaft device, the semi-assemblies are preconditioned using a different outer cylinder and then stocked, so that when the rotating shaft breaks, the semi-assemblies can be replaced and immediately normal operation can be performed. The downtime can be greatly reduced. Further, it is possible to reduce the cost compared to exchanging the entire spindle device, and it is possible to reduce the inventory cost. As a result, it becomes possible to eliminate the problem that the downtime becomes long because the grease lubrication which cannot reduce the maintenance work as in the conventional case requires the running-in operation of the bearing after the assembly.

また、外筒の内周径、ステータの内径、軸受スリーブの外径の順に直径が小さくなり、軸受スリーブより後方において、半組立体を抜こうとしたときに非回転体が障害とならないように任意の断面における回転体直径が軸受スリーブ後端から前記断面の間における非回転体の最小直径より小さくして、非回転体が障害とならないようにしている。したがって、半組立体を抜こうとしたとき、工具を保持・開放する非回転体であるピストン機構等が障害になることはない。   Also, the inner diameter of the outer cylinder, the inner diameter of the stator, and the outer diameter of the bearing sleeve become smaller in order, so that the non-rotating body does not become an obstacle when trying to remove the semi-assembly behind the bearing sleeve. The diameter of the rotating body in an arbitrary cross section is made smaller than the minimum diameter of the non-rotating body between the cross section from the rear end of the bearing sleeve so that the non-rotating body does not become an obstacle. Therefore, when trying to remove the semi-assembly, the piston mechanism, which is a non-rotating body that holds and releases the tool, does not become an obstacle.

2)本発明の主軸装置は、ステータを有する外筒と、ロータを有する回転自在な回転軸と、外輪がフロントハウジングに固定されると共に内輪が前記回転軸の一端に外嵌するフロント側軸受と、前記回転軸の他端側に配設され前記外筒に嵌合して前記回転軸の軸方向に移動可能な軸受スリーブと、内輪が前記回転軸の他端に外嵌すると共に外輪が前記軸受スリーブに固定されて前記フロント側軸受と共働して前記回転軸を回動自在に支持するリア側軸受と、を備えた主軸装置であって、前記軸受スリーブが、スリーブハウジングに内嵌されており、当該軸受スリーブ外径が、当該スリーブハウジング内径に対して隙間嵌めで嵌合されており、前記軸受スリーブと前記スリーブハウジングとの嵌合長さと、当該軸受スリーブの外径と、の比が、嵌合長さ/外径=0.45〜0.8の範囲内に設定されており、前記リア側軸受が、定位置予圧で且つ背面組み合わせのアンギュラ玉軸受であり、前記フロントハウジングと、前記回転軸と前記軸受スリーブとからなる半組立体が前記外筒から抜き取り可能であり、前記回転軸に工具交換自在な内径部品が組み込まれているとともに、工具交換のためのピストン機構を有することを特徴としている。 2) The main shaft device of the present invention includes an outer cylinder having a stator, a rotatable rotating shaft having a rotor, a front side bearing in which an outer ring is fixed to a front housing and an inner ring is fitted around one end of the rotating shaft. A bearing sleeve that is disposed on the other end side of the rotating shaft and is fitted to the outer cylinder and is movable in the axial direction of the rotating shaft; an inner ring is fitted on the other end of the rotating shaft; And a rear side bearing fixed to a bearing sleeve and cooperating with the front side bearing to rotatably support the rotary shaft, wherein the bearing sleeve is fitted in a sleeve housing. The outer diameter of the bearing sleeve is fitted with a clearance fit to the inner diameter of the sleeve housing, and the ratio between the fitting length of the bearing sleeve and the sleeve housing and the outer diameter of the bearing sleeve But, Gocho of / is set within a range of outside diameter = 0.45 to 0.8, the rear side bearing is a angular contact ball bearing and the rear combination position preloading, and the front housing, the rotating A semi-assembly including a shaft and the bearing sleeve can be extracted from the outer cylinder, and an inner diameter part capable of changing tools is incorporated in the rotating shaft, and has a piston mechanism for changing tools. It is said.

このように構成された主軸装置においては、フロントハウジング、回転軸及び軸受スリーブとからなる半組立体が外筒から抜き取り可能である。そのため、組込み性が向上するとともに破損時に速やかに交換できる。また、軸受スリーブは、リア側軸受が組立てられた状態であるため、半組立体の抜き差しでグリースの状態は変化しない。
従って、この主軸装置においては、半組立体を別の外筒を用いて予め慣らし運転を行ってから在庫することで、回転軸破損時に半組立体を交換して、即座に通常運転が可能となり、ダウンタイムの大幅な短縮が可能となる。また、主軸装置全体を交換するよりコスト低減でき、在庫コストの低減も可能となる。
また、ピストン機構を介し、回転軸に組み込まれた内径部品によって工具交換が行われるため、外部に露出したものと比べて、高い潤滑性能を有して工具交換を行うことができる。
In the main shaft device configured as described above, the subassembly including the front housing, the rotating shaft, and the bearing sleeve can be extracted from the outer cylinder. As a result, the ease of installation is improved and it can be quickly replaced when damaged. Further, since the bearing sleeve is in a state in which the rear side bearing is assembled, the state of the grease does not change when the subassembly is inserted or removed.
Therefore, in this main shaft device, the semi-assemblies are preconditioned using a different outer cylinder and then stocked, so that when the rotating shaft breaks, the semi-assemblies can be replaced and immediately normal operation can be performed. The downtime can be greatly reduced. Further, it is possible to reduce the cost compared to exchanging the entire spindle device, and it is possible to reduce the inventory cost.
Further, since the tool is exchanged by the inner diameter part incorporated in the rotating shaft via the piston mechanism, the tool can be exchanged with higher lubrication performance than that exposed to the outside.

3)本発明の主軸装置は、前記2)に記載した主軸装置において、前記半組立体の取付け基準面と前記内径部品のピストン押付け面との距離が、基準寸法に対して±0.1mm以内に調整されていることを特徴としている。   3) The spindle device of the present invention is the spindle device described in 2) above, wherein the distance between the mounting reference surface of the subassembly and the piston pressing surface of the inner diameter part is within ± 0.1 mm with respect to the reference dimension. It is characterized by being adjusted to.

このようにすると、適切にアンクランプを行えるため、半組立体の交換を行う際にピストン調整を不要としてメンテナンス性を向上させることができる。   If it does in this way, since it can unclamp appropriately, when exchanging a subassembly, piston adjustment is unnecessary and maintenance nature can be improved.

4)本発明の主軸装置は、前記2)に記載した主軸装置において、前記内径部品が、ばねを圧縮可能に組み込まれているとともに、前記内径部品の後部に調整部品が固定されており、当該調整部品に、前記ピストン機構へのピストン押付け面が形成されていることを特徴としている。   4) The spindle device according to the present invention is the spindle device according to 2), wherein the inner diameter component is incorporated so that a spring can be compressed, and an adjustment component is fixed to a rear portion of the inner diameter component. A piston pressing surface to the piston mechanism is formed on the adjustment part.

このようにすると、調整部品によって、工具ホルダ押し量を予め定められた値に設定することができるので、その許容差を調整することによって、適切にアンクランプを行えるようにし、その結果、内径部品の交換を行う際にピストン調整を不要としてメンテナンス性を向上させることができる。   In this way, the tool holder pressing amount can be set to a predetermined value by the adjustment part, so that the unclamping can be appropriately performed by adjusting the tolerance, and as a result, the inner diameter part. When exchanging the piston, it is possible to improve maintenance by eliminating the need for piston adjustment.

5)本発明の主軸装置は、前記1)〜前記4)のいずれか一項に記載した主軸装置おいて、前記フロントハウジングの前後と、前記軸受スリーブの前後とに、ラビリンスシールを備えたことを特徴としている。5) The spindle device of the present invention is the spindle device according to any one of 1) to 4) described above, wherein a labyrinth seal is provided on the front and rear of the front housing and on the front and rear of the bearing sleeve. It is characterized by.

フロントハウジング及び軸受スリーブの前後には、回転部と非回転部との境が必ず存在し、この境目が外気に露出する場合は、異物の進入を防ぐ必要がある。フロントハウジングの前側(工具側)と、軸受スリーブの後側(ピストン機構側)は、常に外気に露出しているので、通常はラビリンスシールなどにより強固にシールされている。一方フロントハウジングの後側(ロータ側)と、軸受スリーブ前側(ロータ側)は、完成体の状態では外気に直接露出することはないが、半組立体の状態で在庫する場合や半組立体を交換する場合は外気に露出するので、この時の異物進入を防ぐことができる。Before and after the front housing and the bearing sleeve, there is always a boundary between the rotating part and the non-rotating part, and when this boundary is exposed to the outside air, it is necessary to prevent foreign matter from entering. Since the front side (tool side) of the front housing and the rear side (piston mechanism side) of the bearing sleeve are always exposed to the outside air, they are usually tightly sealed by a labyrinth seal or the like. On the other hand, the rear side of the front housing (rotor side) and the front side of the bearing sleeve (rotor side) are not directly exposed to the outside air in the finished state, but when they are stocked in a semi-assembled state In the case of replacement, since it is exposed to the outside air, foreign matter entry at this time can be prevented.

6)本発明の主軸装置は、前記1)〜前記5)のいずれか一項に記載した主軸装置において、前記フロントハウジングが、前記外筒に対して締り嵌めで嵌合されていることを特徴としている。   6) The spindle device according to the present invention is the spindle device according to any one of 1) to 5), wherein the front housing is fitted to the outer cylinder by an interference fit. It is said.

このようにすると、半組立体の分解組付け、または交換した場合等、フロントハウジングと外筒の軸心がズレることがなく、高い精度を維持できる。   In this way, when the subassembly is disassembled or replaced, the shaft centers of the front housing and the outer cylinder are not displaced, and high accuracy can be maintained.

7)本発明の主軸装置は、前記6)に記載した主軸装置において、前記フロントハウジングと外筒との嵌め合い部の長さが、該嵌め合い部の直径の1/10〜1/30で、合わせ面の直角度が、軸心に対して5μm以下であることを特徴としている。7) The spindle device of the present invention is the spindle device according to 6), wherein the length of the fitting portion between the front housing and the outer cylinder is 1/10 to 1/30 of the diameter of the fitting portion. The perpendicularity of the mating surfaces is 5 μm or less with respect to the axis.

このようにすると、フロントハウジングと外筒との嵌め合いが締まり嵌めであると、嵌め合い長さが長いと組込み性が悪いが、嵌め合い部の長さを嵌め合い部の直径の1/10〜1/30と短くすることにより、組込みボルトによって容易に締め込んで組立てることができる。このとき、軸心に対する合わせ面の直角度が悪いと、嵌め合い部の長さが短い分、合わせ面に倣って組み付くので、フロントハウジングと外筒との組立体の軸心が平行でなくなるが、それぞれの直角度を5μm以下とすることにより、嵌め合い部の長さが短くても、平行を維持することができる。In this case, if the fit between the front housing and the outer cylinder is an interference fit, the fitability is poor if the fit length is long, but the length of the fit portion is 1/10 of the diameter of the fit portion. By shortening to ~ 1/30, it is possible to easily tighten and assemble with built-in bolts. At this time, if the perpendicularity of the mating surface with respect to the shaft center is poor, the length of the fitting portion is short, and the assembly follows the mating surface, so the shaft center of the assembly of the front housing and the outer cylinder is not parallel. However, by setting each squareness to 5 μm or less, the parallelism can be maintained even if the length of the fitting portion is short.

8)本発明の主軸装置は、前記2)〜前記7)のいずれか一項に記載した主軸装置において、前記半組立体の取付け基準面と、前記内径部品のピストン押付け面とのアンクランプ状態での距離が、工具ホルダの規格にかかわらず統一されていることを特徴としている。8) The spindle device of the present invention is the spindle device according to any one of 2) to 7), wherein the mounting reference surface of the semi-assembly and the piston pressing surface of the inner diameter part are unclamped. The distance at is uniform regardless of the standard of the tool holder.

一般的に工具ホルダの規格は多数あり、工作機械ユーザによって選定されるので、工作機械メーカはこれら多くの工具ホルダ規格に適合する仕様の機械を用意する必要がある。工具を着脱するために必要な内径部品のストローク(ドローバストローク)は規格によって変動するので、通常は工具ホルダ規格に応じてピストン機構を変更又は調整する必要がある。しかしながら、上記8)の構成とすることで、半組立体の変更だけでよく、ピストン機構の変更、調整が不要となり、また半組立体以外の在庫の種類を減らし在庫費用を低減することができる。In general, there are many tool holder standards, which are selected by a machine tool user, and therefore machine tool manufacturers need to prepare machines having specifications conforming to these many tool holder standards. Since the stroke of the inner diameter part (drawer stroke) necessary for attaching and detaching the tool varies depending on the standard, it is usually necessary to change or adjust the piston mechanism in accordance with the tool holder standard. However, by adopting the configuration of 8), it is only necessary to change the subassembly, and it is not necessary to change or adjust the piston mechanism, and it is possible to reduce the type of inventory other than the subassembly and reduce the inventory cost. .

9)本発明の主軸装置は、前記1)〜8)のいずれか一項に記載した主軸装置において、前記軸受スリーブ外径と前記スリーブハウジング内径との間に複数対のオーリングが介在されていることを特徴としている。 9) The spindle device of the present invention is the spindle device according to any one of 1) to 8) , wherein a plurality of pairs of O-rings are interposed between the outer diameter of the bearing sleeve and the inner diameter of the sleeve housing. It is characterized by being.

このようにすると、軸受スリーブ外径とスリーブハウジング内径との間の複数対のオーリングによって潤滑剤の漏れを防ぎ、オーリングの締め代による減衰効果によって、軸受スリーブの振動を減衰させることができる。   In this case, lubricant leakage can be prevented by a plurality of pairs of O-rings between the outer diameter of the bearing sleeve and the inner diameter of the sleeve housing, and the vibration of the bearing sleeve can be damped by the damping effect due to the tightening margin of the O-ring. .

10)本発明の主軸装置は、前記1)〜前記9)のいずれか一項に記載した主軸装置において、前記軸受スリーブの円周上に複数設けられた潤滑剤排出穴と、当該軸受スリーブ外周の嵌合面に設けられた円周溝と、当該円周溝に連通接続された半径方向の潤滑剤供給経路と、を有することを特徴としている。 10) The spindle device according to the present invention is the spindle device according to any one of 1) to 9) , wherein a plurality of lubricant discharge holes are provided on a circumference of the bearing sleeve, and the outer circumference of the bearing sleeve. A circumferential groove provided on the fitting surface, and a radial lubricant supply path connected in communication with the circumferential groove.

このようにすると、軸受スリーブがどんな位相でも問題なく潤滑剤を排出することが可能となる。例えば、水平取付けのスピンドルは下側に排出穴が必要になるが、いずれかの穴が下側に向くので排出を行うことができる。さらに、潤滑剤を軸受スリーブがどんな位置でも供給できる。したがって、軸受スリーブの位相を合わせる必要がなくなり、メンテナンスの作業性が良い。   In this way, the lubricant can be discharged without any problem in any phase of the bearing sleeve. For example, a horizontally mounted spindle requires a discharge hole on the lower side, but discharge can be performed because one of the holes faces the lower side. Furthermore, the lubricant can be supplied at any position of the bearing sleeve. Therefore, it is not necessary to match the phases of the bearing sleeves, and maintenance workability is good.

11)本発明の主軸装置は、前記1)〜前記10)のいずれか一項に記載した主軸装置において、グリース潤滑であることを特徴としている。 11) The spindle device according to the present invention is characterized in that the spindle device according to any one of 1) to 10) is grease lubrication.

このようにすると、取り扱いが容易であって、比較的安価なグリース潤滑により、メンテナンスを少ない費用で行うことができる。   In this way, it is easy to handle, and maintenance can be performed at low cost due to relatively inexpensive grease lubrication.

12)本発明の主軸装置は、前記1)〜前記11)のいずれか一項に記載した主軸装置において、グリース補給装置を備えていることを特徴としている。 12) The spindle device according to the present invention is characterized in that the spindle device according to any one of 1) to 11) is provided with a grease replenishing device.

このようにすると、グリース補給装置によって、グリースの不足を補うことができるので、焼付き等を回避することができる。   In this way, the grease replenishing device can compensate for the shortage of grease, so that seizure or the like can be avoided.

13)本発明の主軸装置は、前記12)に記載した主軸装置において、グリース補給された後に、余分なグリースを排出させる機構を持っていることを特徴としている。 13) The spindle device according to the present invention is characterized in that in the spindle device described in 12) , a mechanism is provided for discharging excess grease after replenishment of grease.

このようにすると、軸受内部へ供給され、不要となった潤滑剤は、軸受近傍に配された外輪間座等の回転部材に付着され、回転部材に付着した潤滑剤は、回転力により軸受の外側に弾き飛ばされる。それにより、不要になった潤滑剤を強制的に軸受外部へ排出することができる。   In this way, the lubricant that is supplied to the inside of the bearing and is no longer needed is attached to a rotating member such as an outer ring spacer disposed in the vicinity of the bearing, and the lubricant attached to the rotating member is Played outward. Thereby, the lubricant that is no longer needed can be forcibly discharged to the outside of the bearing.

14)本発明の主軸装置は、前記1)〜前記10)のいずれか一項に記載した主軸装置において、オイルエア、オイルミスト及び直噴潤滑のいずれかの微量潤滑を用いたことを特徴としている。 14) The spindle device of the present invention is characterized in that in the spindle device described in any one of 1) to 10) , a minute amount of lubrication of any one of oil air, oil mist, and direct injection lubrication is used. .

このようにすると、オイルエア、オイルミスト及び直噴潤滑のいずれかの微量潤滑によって、効率の良い潤滑を行うことができるので、耐焼付き性を更に向上させることができる。   In this way, efficient lubrication can be performed by any minute lubrication of oil-air, oil mist, and direct injection lubrication, so that seizure resistance can be further improved.

本発明によれば、メンテナンス時の組込み及び取り外し作業が容易で、交換後すぐに運転でき、且つ低コストな主軸装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a spindle apparatus that can be easily installed and removed during maintenance, can be operated immediately after replacement, and is low in cost.

以下、本発明に係る複数の好適な実施の形態例を図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明に係る主軸装置の第1実施形態の縦断面図、図2は図1に示す主軸装置における半組立体を示す縦断面図、図3は図1におけるリアカバーを示す正面図、図4は本発明に係る主軸装置の第2実施形態の縦断面図、図5は図4に示す主軸装置の半組立体を示す縦断面図、図6は図4に示す主軸装置の工具アンクランプ状態での縦断面図、図7は図4に示す主軸装置の自動工具交換装置機との組付け図、図8は本発明に係る主軸装置の第3実施形態の半組立体を示す縦断面図、図9は図8に示した半組立体の外筒への挿入状態を示す縦断面図、図10は図9に示した主軸装置における軸受の寸法及び面圧の特性図、図11(a)は本発明に係る主軸装置の第4実施形態における軸受スリーブの正面図、図11(b)は(a)の縦断面図、図12は図11(a),(b)の変形例を示す要部縦断面図である。   Hereinafter, a plurality of preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 is a longitudinal sectional view of a first embodiment of a spindle device according to the present invention, FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a subassembly in the spindle device shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a front view showing a rear cover in FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a second embodiment of the spindle device according to the present invention, FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a subassembly of the spindle device shown in FIG. 4, and FIG. 6 is a tool unscrew of the spindle device shown in FIG. FIG. 7 is an assembly view of the spindle device shown in FIG. 4 with the automatic tool changer machine, and FIG. 8 is a longitudinal section showing a semi-assembly of the third embodiment of the spindle device according to the present invention. FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing a state in which the subassembly shown in FIG. 8 is inserted into the outer cylinder, and FIG. 10 is a characteristic diagram of bearing dimensions and surface pressure in the spindle device shown in FIG. (A) is a front view of the bearing sleeve in the fourth embodiment of the spindle device according to the present invention, and FIG. 11 (b) is a longitudinal section of (a). , 12 FIG. 11 (a), an essential part longitudinal cross sectional view showing a modified example of (b).

図1に示すように、本発明の第1実施形態である主軸装置1は、ステータ4とスリーブハウジング5を有する外筒3と、ロータ7を有する回転自在な回転軸6と、外輪がフロントハウジング8に固定されると共に内輪が回転軸6の一端に外嵌する組み合わせアンギュラ玉軸受であるフロント側軸受12と、を備えている。また、回転軸6の他端側に配設されスリーブハウジング5に嵌合して回転軸6の軸方向に移動可能な軸受スリーブ11と、内輪が回転軸6の他端に外嵌すると共に外輪が軸受スリーブ11に固定されてフロント側軸受12と共働して回転軸6を回動自在に支持する一対のアンギュラ玉軸受であるリア側軸受13と、を備えている。符号14は、工具交換のためのピストン機構である。なお、スリーブハウジング5と外筒3とは一体構造としても良い。   As shown in FIG. 1, the main shaft device 1 according to the first embodiment of the present invention includes an outer cylinder 3 having a stator 4 and a sleeve housing 5, a rotatable rotating shaft 6 having a rotor 7, and an outer ring having a front housing. And a front-side bearing 12 that is a combined angular ball bearing that is fixed to 8 and has an inner ring fitted on one end of the rotating shaft 6. Further, a bearing sleeve 11 which is disposed on the other end side of the rotating shaft 6 and is fitted to the sleeve housing 5 and is movable in the axial direction of the rotating shaft 6, and an inner ring is fitted on the other end of the rotating shaft 6 and an outer ring Includes a rear side bearing 13 which is a pair of angular ball bearings which are fixed to the bearing sleeve 11 and cooperate with the front side bearing 12 to rotatably support the rotating shaft 6. Reference numeral 14 denotes a piston mechanism for tool change. The sleeve housing 5 and the outer cylinder 3 may be integrated.

図2に示すように、フロントハウジング8と、回転軸6と、軸受スリーブ11とからなる半組立体2が、外筒3から抜き取り可能なように構成されている。すなわち、本実施形態の主軸装置1は、外筒3の内周径φA、ロータ7の外径φB、軸受スリーブ11の外径φCの順に直径が小さくなっている(φA>φB>φC)。また、ロータ外径φBの代わりにステータ内径φB´(図1参照)に対して、φA>φB´>φCとしても良い。また、軸受スリーブ11より後方の範囲Lにおいて、半組立体2の外径が軸受スリーブ11の外径より小さく設定されている。すなわち、矢印Mの方向に主軸を抜こうとしたときに、非回転体が障害とならないように範囲Lの任意の断面における主軸回転体の外径を当該断面から軸受スリーブ後端の間の非回転体の最小内周径より小さくして、非回転体が障害とならないように回転体外径を規定している。したがって、半組立体2を図中M方向に抜こうとしたとき、図中左側端部に装着される工具Wを保持/開放する非回転体であるピストン機構14等が障害になることはない。   As shown in FIG. 2, the semi-assembly 2 including the front housing 8, the rotating shaft 6, and the bearing sleeve 11 is configured to be able to be extracted from the outer cylinder 3. That is, in the spindle device 1 of the present embodiment, the diameter decreases in the order of the inner peripheral diameter φA of the outer cylinder 3, the outer diameter φB of the rotor 7, and the outer diameter φC of the bearing sleeve 11 (φA> φB> φC). Further, instead of the rotor outer diameter φB, the stator inner diameter φB ′ (see FIG. 1) may be set to φA> φB ′> φC. Further, in the range L behind the bearing sleeve 11, the outer diameter of the subassembly 2 is set smaller than the outer diameter of the bearing sleeve 11. That is, when trying to pull out the main shaft in the direction of the arrow M, the outer diameter of the main shaft rotating body in an arbitrary cross section in the range L is set so that the non-rotating body does not become an obstacle. The outer diameter of the rotating body is defined so as to be smaller than the minimum inner peripheral diameter of the rotating body so that the non-rotating body does not become an obstacle. Therefore, when trying to pull out the subassembly 2 in the M direction in the figure, the piston mechanism 14 that is a non-rotating body that holds / releases the tool W mounted on the left end in the figure does not become an obstacle. .

また、主軸装置1は、軸受スリーブ11の外径が、スリーブハウジング5の内径に対して5〜30μmの隙間嵌めである。更に、主軸装置1は、リア側軸受13が、定位置予圧で且つ背面組み合わせのアンギュラ玉軸受である。これにより、リア側軸受13及び軸受スリーブ11は、主に回転軸6をサポートするのが役割であるが、ロータ発熱による熱膨張など軸方向変位をシンプルな構造で吸収することができる。   The spindle device 1 has a clearance fit in which the outer diameter of the bearing sleeve 11 is 5 to 30 μm with respect to the inner diameter of the sleeve housing 5. Further, the spindle device 1 is an angular ball bearing in which the rear side bearing 13 has a fixed position preload and a rear combination. As a result, the rear side bearing 13 and the bearing sleeve 11 are mainly responsible for supporting the rotating shaft 6, but can absorb axial displacement such as thermal expansion due to heat generated by the rotor with a simple structure.

また、主軸装置1は、フロントハウジング8と外筒3内周面とのインロー部15が、0〜20μmの締り嵌めである。これにより、フロントハウジング8と外筒3の軸心がずれるようなことはない。また、合わせ面16はフロントハウジング8及び外筒3が軸心に対して2〜5μm以下の直角度にて高精度に仕上げ加工されている。これにより、インロー部15の長さLRが短くても、両者の軸心が一致する。インロー部15の長さが長いと組込み性が悪いが、本実施形態では、インロー長さLR(フロントハウジング8と外筒3との嵌め合い部の長さ)は、インロー径φA(嵌め合い部の直径)の1/10〜1/30程度と短くしている。また、インロー部15の長さLRが短いので、組込みボルト17によって容易に締め込んで組立てることができる。これにより、心合わせ作業の必要がなくなる。 Further, in the spindle device 1, an inlay portion 15 between the front housing 8 and the inner peripheral surface of the outer cylinder 3 is an interference fit of 0 to 20 μm. Thereby, the axial center of the front housing 8 and the outer cylinder 3 does not shift. Further, the mating surface 16 is finished with high accuracy at a right angle of 2 to 5 μm or less with respect to the axis of the front housing 8 and the outer cylinder 3. Thereby, even if the length LR of the inlay part 15 is short, both axial centers correspond. If the length of the inlay portion 15 is long, the assemblability is poor, but in this embodiment, the inlay length LR (the length of the fitting portion between the front housing 8 and the outer cylinder 3) is set to the inlay diameter φA (the fitting portion). The diameter is reduced to 1/10 to 1/30. Further, since the length LR of the inlay portion 15 is short, it can be assembled by being easily tightened by the built-in bolt 17. This eliminates the need for alignment work.

また、半組立体2は、外気との間でラビリンスシールL1〜L4が形成されている。スピンドル使用時は、強固なラビリンスL1,L4によって、切削水、切粉等の異物の侵入を防ぐ。また、半組立体2のみを在庫する場合などは、ラビリンスL1〜L4によって埃などの異物を遮断する。ラビリンスL2,L3はメンテナンスによる半組立体交換時にも異物の侵入を防ぐ役割を果す。メンテナンス時は、クリーンルームなど異物の少ない環境を期待できないので、ラビリンスL2,L3は有用である。ラビリンスL3,L4の構造は、軸受スリーブ11を用いていることにより実現可能となっている。   Further, the subassembly 2 is formed with labyrinth seals L1 to L4 between outside air. When the spindle is used, foreign substances such as cutting water and chips are prevented from entering by the strong labyrinths L1 and L4. Further, when only the semi-assembly 2 is stocked, foreign substances such as dust are blocked by the labyrinths L1 to L4. The labyrinths L2 and L3 play a role of preventing entry of foreign matter even when the subassembly is replaced by maintenance. During maintenance, the labyrinth L2 and L3 are useful because an environment with little foreign matter such as a clean room cannot be expected. The structures of the labyrinths L3 and L4 can be realized by using the bearing sleeve 11.

図3に示すように、リアカバー9後部は、配線7箇所(モータ動力線25、モータ温度センサ線26、ロータリーエンコーダ線27等)、配管14個所(軸受潤滑油配管21、冷却油配管22、工具アンクランプ油圧配管23、工具テーパエアブロー配管24、エアシール配管28)が外部と接続されているので、メンテナンス時に、これらを一切取り扱わずに済むので、ダウンタイムが非常に短く、メンテナンス性が良い。   As shown in FIG. 3, the rear cover 9 has seven wiring lines (motor power line 25, motor temperature sensor line 26, rotary encoder line 27, etc.), and 14 pipe positions (bearing lubricating oil pipe 21, cooling oil pipe 22, tool Since the unclamping hydraulic pipe 23, the tool taper air blow pipe 24, and the air seal pipe 28) are connected to the outside, it is unnecessary to handle them at the time of maintenance, so the downtime is very short and the maintenance is good.

上述した主軸装置10によれば、フロントハウジング8、回転軸6及び軸受スリーブ11とからなる半組立体2が外筒3から抜き取り可能である。そのため、組込み性が向上するとともに破損時に速やかに交換できる。また、軸受スリーブ11は、リア側軸受13が組立てられた状態であるため、半組立体2の抜き差しでグリースの状態は変化しない。従って、半組立体2を別の外筒を用いて予め慣らし運転を行ってから在庫することで、回転軸破損時に半組立体を交換して、即座に通常運転が可能となり、ダウンタイムの大幅な短縮が可能となる。また、主軸装置1全体を交換するよりコスト低減でき、在庫コストの低減も可能となる。   According to the main shaft device 10 described above, the subassembly 2 including the front housing 8, the rotating shaft 6 and the bearing sleeve 11 can be extracted from the outer cylinder 3. As a result, the ease of installation is improved and it can be quickly replaced when damaged. Further, since the bearing sleeve 11 is in a state in which the rear side bearing 13 is assembled, the state of the grease does not change when the subassembly 2 is inserted or removed. Therefore, stocking the semi-assemblies 2 using a different outer cylinder in advance and stocking them makes it possible to replace the sub-assemblies when the rotating shaft breaks down and immediately perform normal operations, resulting in significant downtime. Can be shortened. Further, it is possible to reduce the cost compared to exchanging the entire spindle device 1, and to reduce the inventory cost.

次に、図4〜図6を参照して、本発明に係る主軸装置の第2実施形態を説明する。尚、第2実施形態以下の各実施形態において、既に説明した部材等と同様な構成・作用を有する部材等については、図中に同一符号または相当符号を付することにより、説明を簡略化或いは省略する。   Next, a second embodiment of the spindle device according to the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, in each embodiment following 2nd Embodiment, about the member etc. which have the structure and effect | action similar to the member already demonstrated, the description is simplified by attaching | subjecting the same code | symbol or an equivalent code | symbol in a figure. Omitted.

図4に示すように、本発明の第2実施形態に係る主軸装置30は、外筒3のステータ4に通電されることによりロータ7とともに回転する回転軸6内に、2個のばね32を圧縮可能にして工具交換自在な内径部品(ドローバとも言う。)31が組み込まれているとともに、内径部品31の後端部に、内径部品側調整部品33が装着されている。内径部品側調整部品33の端部には、ピストン機構14へのピストン押付け面34が形成されている。ピストン機構14のピストン35の端部には、内径部品側調整部品33を押圧するピストン側調整部品36が装着されている。   As shown in FIG. 4, the spindle device 30 according to the second embodiment of the present invention has two springs 32 in the rotating shaft 6 that rotates together with the rotor 7 by energizing the stator 4 of the outer cylinder 3. An inner diameter part (also referred to as a drawbar) 31 that is compressible and tool-changeable is incorporated, and an inner diameter part side adjustment part 33 is attached to the rear end portion of the inner diameter part 31. A piston pressing surface 34 to the piston mechanism 14 is formed at the end of the inner diameter component side adjustment component 33. A piston-side adjustment component 36 that presses the inner-diameter component-side adjustment component 33 is attached to the end of the piston 35 of the piston mechanism 14.

ピストン機構14は、往動側圧力導入部37に油,水,空気等の圧力媒体が導入されることにより、ピストン35が往動され、ピストン35のピストン側調整部品36が内径部品側調整部品33のピストン押付け面34を押圧し、内径部品31を軸方向に押圧移動させて工具Wを押出して工具アンクランプ状態とする。これに反して、往動側圧力導入部37の圧力を抜き、復動側圧力導入部38に圧力媒体が導入されることにより、ピストン35が復動され、内径部品31を軸方向に戻り移動させて工具クランプ状態とする。   In the piston mechanism 14, the piston 35 is moved forward by introducing a pressure medium such as oil, water, air or the like into the forward movement pressure introducing portion 37, and the piston side adjustment component 36 of the piston 35 is changed to the inner diameter component adjustment component. The piston pressing surface 34 of 33 is pressed, the inner diameter part 31 is pressed and moved in the axial direction, the tool W is pushed out, and the tool is unclamped. On the other hand, the pressure of the forward side pressure introducing portion 37 is released and the pressure medium is introduced into the backward side pressure introducing portion 38, whereby the piston 35 is moved backward and the inner diameter part 31 is moved back in the axial direction. Let the tool clamp state.

図5に示すように、内径部品側調整部品33は、半組立体2の取付け基準面39と内径部品31におけるピストン押付け面34との軸方向寸法(距離)Zを、基準寸法に対して±0.1mm以内に調整することができる。つまり、半組立体2は、取付け基準面39から内径部品31におけるピストン押付け面34までの軸方向寸法Z内に、多数の部品の積み重ねによる寸法差が生じている。そのため、予め調整がなければメンテナンス時に、ピストンストロークの調整作業を現場にて行う必要がある。例えば、ピストンストロークの不足で内径部品31の移動量(押出し量)が少なくなると、工具ホルダがアンクランプできない。逆に、内径部品31の移動量が多すぎると、内径部品31が工具ホルダを余分に前方へ押し出してしまうために、自動工具交換装置(ATC)40(図7参照)が工具ホルダを把持することが出来なくなる。これに対して、内径部品側調整部品33は、工具ホルダ押し量(ピストン35が最前端まで押されたときに内径部品31により工具ホルダが把持位置から押し出される量)を0.4mm〜0.6mmとして、その許容差を、0.1mm〜0.2mm程度である±0.1mm以内に調整することによって、適切にアンクランプを行えるようにし、その結果、半組立体の交換を行う際にピストン調整を不要としてメンテナンス性を向上させることができる。   As shown in FIG. 5, the inner diameter component side adjustment component 33 has an axial dimension (distance) Z between the mounting reference surface 39 of the semi-assembly 2 and the piston pressing surface 34 of the inner diameter component 31 with respect to the reference dimension. It can be adjusted within 0.1 mm. That is, the subassembly 2 has a dimensional difference due to the stacking of a large number of components within the axial dimension Z from the attachment reference surface 39 to the piston pressing surface 34 of the inner diameter component 31. For this reason, if adjustment is not performed in advance, it is necessary to perform adjustment work of the piston stroke on site during maintenance. For example, if the movement amount (extrusion amount) of the inner diameter part 31 is reduced due to insufficient piston stroke, the tool holder cannot be unclamped. Conversely, if the inner diameter component 31 moves too much, the inner diameter component 31 pushes the tool holder forward further, so the automatic tool changer (ATC) 40 (see FIG. 7) grips the tool holder. Can not do. On the other hand, the inner diameter component side adjustment component 33 has a tool holder pushing amount (amount of the tool holder pushed out from the gripping position by the inner diameter component 31 when the piston 35 is pushed to the foremost end) of 0.4 mm to 0.00 mm. By adjusting the tolerance to within ± 0.1 mm, which is about 0.1 mm to 0.2 mm, it is possible to perform unclamping appropriately, and as a result, when replacing the subassembly Maintenance can be improved by eliminating piston adjustment.

ここで、内径部品側調整部品33による調整は、寸法測定の後に、予め取り代をつけて削り(旋削、研削)加工する方法、隙間Sに厚さの異なるシムを挟む方法、予め用意された数種寸法の調整板を選択する方法、調整ネジにて所望の位置に調整板を配置して嫌気性の接着剤などによって固定する方法等が挙げられる。そして、軸方向寸法Zを直接測定するためには大型の治具を必要とし、重量物である半組立体を治具にセットしなければならない場合があるので、調整作業を簡略化するために、ある程度の寸法管理を各部品に旋こすことがある。例えば、寸法A、寸法B(内輪間座、外輪間座の両方)、フロント側軸受12の最後側の内外輪の差幅C、寸法Dを管理しておき、回転軸6に内径部品31を取り付けた状態で寸法ZZのみを測定調整する方法が挙げられる。この方法は、もっとも管理が難しい軸内径部(コレット部各種寸法や工具テーパの出入り、内径部品31の穴深さなど)の軸方向寸法を管理する必要がないため寸法管理のコストが低減でき、調整作業の負担も少ない。尚、差幅Cの管理を簡略化するため、フロント側軸受12の4列には、正面および背面差幅が個別にすべて調整されている万能組み合わせ軸受を用いてもよい。   Here, the adjustment by the inner diameter component side adjustment component 33 is prepared in advance by a method of cutting (turning, grinding) with a margin in advance after dimension measurement, a method of sandwiching shims having different thicknesses in the gap S, and the like. Examples include a method of selecting an adjustment plate having several dimensions, a method of arranging the adjustment plate at a desired position with an adjustment screw, and fixing the plate with an anaerobic adhesive or the like. In order to simplify the adjustment work, a large jig is required to directly measure the axial dimension Z, and a heavy semi-assembly may have to be set on the jig. Some degree of dimensional control may be applied to each part. For example, dimension A, dimension B (both inner ring spacer and outer ring spacer), difference width C and dimension D of the inner and outer rings on the rear side of the front bearing 12 are managed, and the inner diameter component 31 is attached to the rotary shaft 6. The method of measuring and adjusting only the dimension ZZ in the attached state is mentioned. This method can reduce the cost of dimension management because it is not necessary to manage the axial dimension of the inner diameter part of the shaft that is the most difficult to manage (various dimensions of collet part, tool taper in / out, hole depth of inner diameter part 31, etc.) There is little burden of adjustment work. In order to simplify the management of the difference width C, universal combination bearings in which the front and rear difference widths are all individually adjusted may be used in the four rows of the front side bearings 12.

図4〜図6に示すように、軸方向寸法Zが管理された半組立体2を用いて、工具ホルダ押し量(図5参照)Eを調整する。
工具ホルダ押し量E=(ピストンストロークF)−(空間G)−(空間H)
となり、右辺のそれぞれの量を測定するか、又は実際にアンクランプして押し量E(工具ホルダが前進する量)を測定する。そして、ここでは、E=0.5±0.1mmになるようにピストン側調整部品36を調整加工する。これにより、クランプ・アンクランプストロークの軸方向位置が決まる。その結果、以後、互いに調整された半組立体2の交換であれば、ピストン35と内径部品31の位置関係が変わらないので、ピストン部の調整を不要とすることができる。
As shown in FIGS. 4 to 6, the tool holder pressing amount (see FIG. 5) E is adjusted using the subassembly 2 in which the axial dimension Z is controlled.
Tool holder push amount E = (piston stroke F) − (space G) − (space H)
Then, each amount on the right side is measured, or actually unclamped and the pushing amount E (the amount by which the tool holder advances) is measured. In this case, the piston side adjustment component 36 is adjusted so that E = 0.5 ± 0.1 mm. This determines the axial position of the clamp / unclamp stroke. As a result, since the positional relationship between the piston 35 and the inner diameter part 31 does not change if the subassemblies 2 adjusted with each other are exchanged thereafter, adjustment of the piston portion can be made unnecessary.

このようにすることにより、半組立体2は、取付け基準面39から内径部品31のピストン押付け面34までの軸方向寸法Zの許容差について、工具ホルダの規格にかかわらず、工具ホルダ押し量Eの許容差0.1mm〜0.2mmよりも小さな値に管理される。工具交換用のピストン機構14を組立てるとき、この管理された半組立体2に合わせてピストンストロークFを調整する。これにより、メンテナンス時、軸方向寸法Zが管理された半組立体2のユニット同士を交換すれば、内径部品31のピストン押付け面34の軸方向位相関係が変化しないのでピストンストローク再調整が不要となる。また、軸方向寸法Zは多数の部品の積み重ねによって決まるので、これら部品の軸方向寸法許容差をそれぞれ設定し、それらを積み重ねた値が所望の値以下となるように管理してもよい。しかし、このような方法、具体的には10個以上の寸法許容差の積み重ねにて許容差0.1〜0.2mmを満足することは、コスト高となったり、不良率の上昇を招くことになったりする場合が多い。そこで、内径部品31の後部に内径部品側調整部品33を内径部品31の組付け後に調整してから組付けることで、非常に低コストで軸方向寸法Zを管理することができる。 By doing in this way, the subassembly 2 allows the tool holder pushing amount E regardless of the tool holder standard regarding the tolerance of the axial dimension Z from the mounting reference surface 39 to the piston pressing surface 34 of the inner diameter part 31. The tolerance is controlled to a value smaller than 0.1 mm to 0.2 mm. When the piston mechanism 14 for tool change is assembled, the piston stroke F is adjusted in accordance with the managed subassembly 2. As a result, if the units of the semi-assemblies 2 in which the axial dimension Z is managed are replaced during maintenance, the axial phase relationship of the piston pressing surface 34 of the inner diameter part 31 does not change, so that the piston stroke readjustment is unnecessary. Become. Further, since the axial dimension Z is determined by stacking a large number of parts, the axial dimension tolerances of these parts may be set and managed so that the stacked value becomes a desired value or less. However, satisfying the tolerance of 0.1 to 0.2 mm in such a method, specifically, stacking 10 or more dimensional tolerances, increases the cost and increases the defect rate. It often happens. Therefore, the axial dimension Z can be managed at a very low cost by assembling after adjusting the inner diameter part-side adjustment part 33 after the inner diameter part 31 is assembled to the rear part of the inner diameter part 31.

図6に示すように、ピストン機構14は、往動側圧力導入部37に圧力媒体が導入されることにより、ピストン35が往動され、ピストン側調整部品36が、内径部品側調整部品33のピストン押付け面34を押圧し、ばね32に抗して内径部品31を軸方向に押圧移動させて工具Wを押出し、工具アンクランプ状態とする。   As shown in FIG. 6, in the piston mechanism 14, the piston 35 is moved forward by introducing a pressure medium into the forward movement pressure introducing portion 37, and the piston side adjustment component 36 is connected to the inner diameter component side adjustment component 33. The piston pressing surface 34 is pressed, the inner diameter component 31 is pressed and moved against the spring 32 in the axial direction, the tool W is pushed out, and the tool is unclamped.

図7に示すように、主軸装置30の自動工具交換時においては、自動工具交換装置40の動作は効率向上のため非常に速くなっており、交換時間が、通常、0.2秒程度である。そのため、各部の強度や剛性を高く保つ必要がある。自動工具交換装置40は、アーム41が回転軸6と工具マガジン42の工具ホルダ43を把持した後に、回転軸6の工具Wをアンクランプし、アーム41が上下および旋回動作して工具交換が行われるように動作する。工具Wを把持して回転軸6をアンクランプする際、工具ホルダ43の押し量が大きすぎると、前途のように工具ホルダ43は剛性が高くアーム41に把持されているので、アーム41に無理な負担がかかり、自動工具交換装置40の故障を招く。そのため、工具ホルダ43の押し量としては、0.5〜0.6mm以下とする必要がある。主軸装置30では、メンテナンスを行って半組立体2を交換しても、工具ホルダ43の押し量が変化しないため、調整の手間がなく短時間での交換が可能となる。   As shown in FIG. 7, at the time of automatic tool change of the spindle device 30, the operation of the automatic tool changer 40 is very fast for efficiency improvement, and the change time is usually about 0.2 seconds. . Therefore, it is necessary to keep the strength and rigidity of each part high. The automatic tool changer 40 unclamps the tool W of the rotary shaft 6 after the arm 41 grips the rotary shaft 6 and the tool holder 43 of the tool magazine 42, and the arm 41 moves up and down and swivels to perform tool change. To work. When gripping the tool W and unclamping the rotary shaft 6, if the pressing amount of the tool holder 43 is too large, the tool holder 43 has high rigidity and is held by the arm 41 as described above. Burden on the automatic tool changer 40. Therefore, the pressing amount of the tool holder 43 needs to be 0.5 to 0.6 mm or less. In the spindle device 30, even if the maintenance is performed and the subassembly 2 is replaced, the pressing amount of the tool holder 43 does not change, so that adjustment can be performed in a short time without adjustment.

次に、図8を参照して、本発明に係る主軸装置の第3実施形態を説明する。尚、図8においては、図中上側半分が工具アンクランプ状態を示し、図中下側半分が工具クランプ状態を示す。
図8に示すように、本発明の第3実施形態に係る主軸装置50は、半組立体2にテーパ角の異なる内径部品51を用いている。このとき、BTホルダ(JIS B6339)用の内径部品、HSKホルダ(ISO−12164)は、工具テーパの規格により、管理すべき、軸方向寸法Zに対するねらい値Z1に変動があるが、図1,図4に示すものと互換性があるように調整されている。すなわち、アンクランプしたときの軸方向寸法ZUC2が、図6に示すアンクランプ状態ZUC1と同一になるように調整されている。なお、図4における空間Gは、このように軸方向寸法Zが異なる内径部品に対しても適用するためBTホルダをアンクランプする最低必要量よりも大きな値としている。用途によりさまざまな工具テーパ規格が使用される場合があるが、本例のように異なる工具規格においてもアンクランプが可能なように互換性をもたせることで、仕様の変更が容易になったり、メンテナンスのためのインナーカートリッジの在庫管理を容易にしたりしてコスト低減が図れる。
Next, a third embodiment of the spindle device according to the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 8, the upper half in the drawing shows the tool unclamped state, and the lower half in the drawing shows the tool clamped state.
As shown in FIG. 8, the spindle device 50 according to the third embodiment of the present invention uses inner diameter parts 51 having different taper angles in the semi-assembly 2. At this time, the inner diameter part for the BT holder (JIS B6339) and the HSK holder (ISO-12164) vary in the target value Z1 with respect to the axial dimension Z to be managed according to the standard of the tool taper. It has been adjusted to be compatible with that shown in FIG. In other words, the axial dimension Z UC2 when unclamped is adjusted to be the same as the unclamped state Z UC1 shown in FIG. Note that the space G in FIG. 4 is set to a value larger than the minimum necessary amount for unclamping the BT holder in order to apply to the inner diameter parts having different axial dimensions Z as described above. Various tool taper standards may be used depending on the application, but as shown in this example, it is possible to change the specifications easily by maintaining compatibility so that unclamping is possible even with different tool standards. This makes it possible to reduce the cost by making inventory management of the inner cartridge easy.

また、図9に示すように、主軸装置30では、軸受スリーブ11の外径Iとその嵌合部の長さJとの比が、J/I≒0.5となっている。この場合、外径Iと長さJとの関係は、J/I=0.45〜0.8とする。半組立体2を外筒3に挿入するとき、先ず軸受スリーブ11がスリーブハウジング5の内径に嵌合する。半組立体2の交換は、通常、工作機械ユーザーの作業現場で行うので、交換作業に特殊な治具を用いることができない場合が多い。そのようなとき、半組立体2が、例えば、自重などの矢印K方向の力を受けると、リア側軸受13にモーメント荷重がかかる。その際、長さJが小さいとリア側軸受13の2列のスパンMが短くなり、接触面圧が大きくなってリア側軸受13が損傷するおそれがある。 As shown in FIG. 9, in the spindle device 30, the ratio between the outer diameter I of the bearing sleeve 11 and the length J of the fitting portion is J / I≈0.5. In this case, the relationship between the outer diameter I and the length J is J / I = 0.45 to 0.8. When the subassembly 2 is inserted into the outer cylinder 3, first, the bearing sleeve 11 is fitted into the inner diameter of the sleeve housing 5. Since the replacement of the subassembly 2 is normally performed at the work site of the machine tool user, a special jig cannot be used for the replacement work in many cases. In such a case, for example, when the subassembly 2 receives a force in the direction of arrow K such as its own weight, a moment load is applied to the rear bearing 13. At this time, if the length J is small, the span M of the two rows of the rear bearing 13 is shortened, and the contact surface pressure is increased, which may damage the rear bearing 13.

図10に示すように、主軸装置30において、前述したJ/Iと軸受スパンの関係及び、荷重Kが作用したときの軸受接触面圧の関係を調べた。荷重Kは、半組立体2の自重とし、治具を用いることのできない現場での交換作業においては組込時の扱いにより発生してしまう荷重である。リア側軸受13は、内径がφ55mmのアンギュラ玉軸受である。軸受の接触面圧は、硬さHv=700の軸受鋼において、3.5GPa以上で圧こんが生じてしまうことが知られている。これらにより、J/I≧0.45が必要であることがわかる。また、リア側軸受13のスパンを長くしすぎても、工作機械としての性能を向上することはできず、軸の慣性モーメント増大(加減速時間の増加)や共振点低下などの問題が生じるため、J/I≦0.8とする。さらに、上記のようなJ/Iの関係に設定することにより、スライド不良を発生することもなく、後述の振動減衰作用のあるオーリング(Oリング)を備えることもできる。このように、軸受スリーブ11の外径Iと、その嵌合部の長さJとの関係を設定して適切に設計することにより、メンテナンス性及び工作機械としての性能に優れた半組立体2の構造を得ることができる。 As shown in FIG. 10, in the spindle device 30, the relationship between the above-mentioned J / I and the bearing span and the relationship between the bearing contact surface pressure when the load K is applied were examined. The load K is a load that is generated due to the handling at the time of assembling in the exchange work at the site where the self-weight of the subassembly 2 is used and a jig cannot be used. The rear side bearing 13 is an angular ball bearing having an inner diameter of 55 mm. It is known that indentation occurs when the contact surface pressure of the bearing is 3.5 GPa or more in bearing steel having a hardness of Hv = 700. These show that J / I ≧ 0.45 is necessary. Further, if the span of the rear side bearing 13 is too long, the performance as a machine tool cannot be improved, and problems such as an increase in the moment of inertia of the shaft (increase in acceleration / deceleration time) and a decrease in the resonance point occur. shall be the J / I ≦ 0.8. Furthermore, by setting the J / I relationship as described above, it is possible to provide an O-ring (O-ring) having a vibration damping action described later without causing a sliding failure. Thus, by setting the relationship between the outer diameter I of the bearing sleeve 11 and the length J of the fitting portion and appropriately designing it, the semi-assembly 2 excellent in maintainability and performance as a machine tool. Can be obtained.

次に、図11(a),(b)を参照して、本発明に係る主軸装置の第4実施形態を説明する。
図11(a),(b)に示すように、本発明の第4実施形態に係る主軸装置60は、リア側軸受13に、潤滑供給及び排出構造を配したものであり、半組立体2の容易な取外し及び組付けを可能とするために、位相を決める必要のない構造を有する。
また、軸受スリーブ11は、スリーブハウジング5の内径に対して隙間嵌めである(図6参照)。これにより、軸受スリーブ11は、内径部品31を組み付けた状態で、回転軸6に対して容易に回転してしまう。そこで、従来は、潤滑剤をリア側軸受13に供給する場合、その供給位相および潤滑剤排出穴位相を決めるためノズルやキーなどの突起物を設けていた。そのため、位相合わせや突起部品の抜き差しを行わないと半組立体2の組付け及び分離ができず、メンテナンスが難しいという問題があった。これに対して、半組立体2には、その外周側から潤滑ノズル等の突起物を設けていないため、組込みボルト17を外すだけで半組立体2の取り外しが可能となる。
Next, with reference to FIGS. 11A and 11B, a fourth embodiment of the spindle device according to the present invention will be described.
As shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b), the main shaft device 60 according to the fourth embodiment of the present invention has a lubrication supply and discharge structure arranged on the rear side bearing 13, and the semi-assembly 2 In order to enable easy removal and assembly, the structure does not need to be phased.
Moreover, the bearing sleeve 11 is a clearance fit with respect to the internal diameter of the sleeve housing 5 (refer FIG. 6). As a result, the bearing sleeve 11 easily rotates with respect to the rotating shaft 6 in a state where the inner diameter part 31 is assembled. Therefore, conventionally, when the lubricant is supplied to the rear side bearing 13, protrusions such as nozzles and keys are provided to determine the supply phase and the lubricant discharge hole phase. Therefore, there has been a problem that the assembly and separation of the semi-assembly 2 cannot be performed and the maintenance is difficult unless the phase alignment and the protruding parts are inserted and removed. On the other hand, since the semi-assembly 2 is not provided with a projection such as a lubrication nozzle from the outer peripheral side, the semi-assembly 2 can be removed simply by removing the built-in bolt 17.

潤滑供給構造は、スリーブハウジング61の径方向に形成され、潤滑剤供給機(不図示)に連通接続された潤滑剤供給入口(潤滑剤供給経路)62と、軸受スリーブ63の外周の嵌合面に設けられた円周溝64と、軸受スリーブ63の径方向に、円周溝64に連通させて形成された径方向穴(潤滑剤供給経路)65とを介し、リア側軸受13の外輪を通じて軸受空間内に潤滑剤が供給される。そして、スリーブハウジング61と軸受スリーブ63とは、前方側端部が前側オーリング(Oリング)66,66でシールされ、後方側端部が後側オーリング67,67でシールされている。このとき、スリーブハウジング61及び軸受スリーブ63の半径方向の潤滑剤供給経路が同じ位相になっていても、或いは、両者が180°反対位相に回っていても、円周溝64によって、リア側軸受13に潤滑油が円滑に供給される。尚、円周溝64は、スリーブハウジング61の内周に設けられても良い。   The lubrication supply structure is formed in the radial direction of the sleeve housing 61, and is connected to a lubricant supply inlet (lubricant supply path) 62 communicated with a lubricant supply machine (not shown), and a fitting surface on the outer periphery of the bearing sleeve 63. Through the outer ring of the rear-side bearing 13 through a circumferential groove 64 provided in the outer circumference of the bearing and a radial hole (lubricant supply path) 65 formed in communication with the circumferential groove 64 in the radial direction of the bearing sleeve 63. Lubricant is supplied into the bearing space. The sleeve housing 61 and the bearing sleeve 63 are sealed at the front end portions by front O-rings (O-rings) 66 and 66 and at the rear end portions by rear O-rings 67 and 67. At this time, even if the lubricant supply paths in the radial direction of the sleeve housing 61 and the bearing sleeve 63 are in the same phase, or both of them are rotated in the opposite phase by 180 °, the circumferential groove 64 causes the rear side bearing to The lubricating oil is smoothly supplied to 13. The circumferential groove 64 may be provided on the inner periphery of the sleeve housing 61.

排出構造は、リア側軸受13のそれぞれの間に配された外輪間座68,68、外輪押え68Aと軸受スリーブ63とに径方向に形成された径方向排出穴69,69,69と、軸受スリーブ63の軸方向に径方向排出穴69,69,69に連通して形成された軸方向排出穴70と、軸方向排出穴70に連通して軸受スリーブ63の円周方向に等間隔に複数の6個設けられた潤滑剤排出穴71,71,71,71,71,71とからなる。6個の潤滑剤排出穴71は、等配で配されているため、どんな位相でも真下±15°以内に最低1か所の潤滑剤排出穴71が確保されることにより、水平取付け時の排出が可能になっている。   The discharge structure includes outer ring spacers 68 and 68 disposed between the rear side bearings 13, outer ring retainers 68 </ b> A and a bearing sleeve 63, radial discharge holes 69, 69, 69 formed in the radial direction, An axial discharge hole 70 formed to communicate with the radial discharge holes 69, 69, 69 in the axial direction of the sleeve 63, and a plurality at equal intervals in the circumferential direction of the bearing sleeve 63 communicated with the axial discharge hole 70. The six lubricant discharge holes 71, 71, 71, 71, 71, 71 are provided. Since the six lubricant discharge holes 71 are equally distributed, at least one lubricant discharge hole 71 is secured within ± 15 ° directly under any phase, so that discharge during horizontal mounting is possible. Is possible.

潤滑供給及び排出構造は、グリース補給された後に、余分なグリースを排出させる機能を持つ。これにより、軸受内部へ供給され、不要となった潤滑剤は、軸受近傍に配された図12のスリンガ部68Bの回転力により軸受の外側に弾き飛ばされる。それにより、どんな位相でも問題なく潤滑剤を排出することが可能となり、例えば水平取付けのスピンドルは下側に排出穴が必要になるが、いずれかの穴が下側に向くので排出を行うことができる。また、グリース潤滑であるため、取り扱いが容易であって、比較的安価なグリース潤滑により、メンテナンスを少ない費用で行うことができる。また、潤滑剤供給機(グリース補給装置)を備えているため、グリースの不足を補うことができるので、焼付き等を回避することができる。また、オイルエア、オイルミスト及び直噴潤滑のいずれかの微量潤滑を用いても良い。そうすれば、効率の良い潤滑を行うことができるので、耐焼付き性を更に向上させることができる。   The lubrication supply and discharge structure has a function of discharging excess grease after replenishing grease. As a result, the lubricant that is supplied to the inside of the bearing and is no longer needed is blown off to the outside of the bearing by the rotational force of the slinger portion 68B of FIG. 12 disposed in the vicinity of the bearing. As a result, lubricant can be discharged without any problems in any phase.For example, a horizontally mounted spindle requires a discharge hole on the lower side, but it can be discharged because one of the holes faces the lower side. it can. Further, since it is grease lubrication, it is easy to handle, and maintenance can be performed at low cost by relatively inexpensive grease lubrication. Further, since the lubricant supply machine (grease replenishing device) is provided, the shortage of grease can be compensated for, so that seizure or the like can be avoided. Further, a minute amount of any of oil-air, oil mist, and direct injection lubrication may be used. Then, efficient lubrication can be performed, so that seizure resistance can be further improved.

そして、スリーブハウジング61と、軸受スリーブ63とにおいて、軸受スリーブ63を抜き差しする際におけるオーリング切れを防止するため、軸受スリーブ63の前方側外周に前側オーリング66,66を配し、スリーブハウジング61の後方側内周に後側オーリング67,67を配している。これにより、半組立体2の挿入や抜き取りによって軸受スリーブ63がスリーブハウジング61の内周を滑るとき、各オーリング66,66,67,67の滑る距離が最短化され、尚且つオーリング切れの要因となる段差や穴を各オーリング66,66,67,67が通過しないため、各オーリング66,66,67,67の信頼性を格段に向上することができる。   Further, in order to prevent the O-ring from being cut off when the bearing sleeve 63 is inserted and removed between the sleeve housing 61 and the bearing sleeve 63, front-side O-rings 66 and 66 are arranged on the outer periphery on the front side of the bearing sleeve 63. Rear O-rings 67, 67 are arranged on the inner periphery of the rear side. As a result, when the bearing sleeve 63 slides on the inner periphery of the sleeve housing 61 by inserting or removing the subassembly 2, the sliding distance of each of the O-rings 66, 66, 67, 67 is minimized, and the O-ring is not cut. Since each O-ring 66, 66, 67, 67 does not pass through the step or hole that becomes a factor, the reliability of each O-ring 66, 66, 67, 67 can be remarkably improved.

また、各オーリング66,66,67,67は、前端側2本、後端側2本と多数のオーリングを使っている。これは、オーリング66,66,67,67の締め代による減衰効果によって、軸受スリーブ63の振動を減衰させることを目的としている。軸受スリーブ63は、スリーブハウジング61に対して隙間嵌めであるため、オーリングのような減衰要素がないと軸受スリーブ63が隙間の中で振動してしまい、その振動が大きければ、工作機械としての切削性能や精度を劣化させる他、スリーブハウジング61の内径または軸受スリーブ63の外径がフレッティング摩耗してしまう虞があるからである。フレッティング摩耗が発生すれば、さらに振動が増大したり、スライド不良が発生を招いたりする他、その修理には主軸装置全体を交換しなければならなくなる。また、オーリングを複数用いることで拘束力が増大するため、軸受スリーブ63が回転方向に自由に回らなくなるので、クリープの防止も可能となり、嵌め合い面クリープ摩耗の防止にもなる。このように、複数のオーリングを用いることで更に一層の効果をあげることができる。   Each of the O-rings 66, 66, 67, 67 uses two O-rings, two on the front end side and two on the rear end side. This is intended to attenuate the vibration of the bearing sleeve 63 by a damping effect due to the tightening allowance of the O-rings 66, 66, 67, 67. Since the bearing sleeve 63 is a clearance fit with the sleeve housing 61, the bearing sleeve 63 vibrates in the gap without a damping element such as an O-ring. This is because the cutting performance and accuracy are deteriorated, and the inner diameter of the sleeve housing 61 or the outer diameter of the bearing sleeve 63 may be fretting worn. If fretting wear occurs, vibration further increases and slide failure occurs, and the entire spindle device must be replaced for repair. Further, since the restraining force is increased by using a plurality of O-rings, the bearing sleeve 63 does not rotate freely in the rotation direction, so that it is possible to prevent creep and to prevent fitting surface creep wear. Thus, a further effect can be obtained by using a plurality of O-rings.

図12に示すように、図11(a),(b)の変形例においては、軸受スリーブ63の後部側のみを小径の単一のオーリング72にしている。このようにすることにより、オーリングの数を減少させることができ、コンパクトにオーリングを配置できる。ただし、図11(a),(b)の方が、潤滑剤の圧力により軸受スリーブ63がアキシャル力を受けない点で優れている。   As shown in FIG. 12, in the modification of FIGS. 11A and 11B, only the rear side of the bearing sleeve 63 is a single O-ring 72 having a small diameter. By doing in this way, the number of O-rings can be reduced and an O-ring can be arranged compactly. However, FIGS. 11A and 11B are superior in that the bearing sleeve 63 does not receive an axial force due to the pressure of the lubricant.

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。   In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A deformation | transformation, improvement, etc. are possible suitably. In addition, the material, shape, dimension, numerical value, form, number, arrangement location, and the like of each component in the above-described embodiment are arbitrary and are not limited as long as the present invention can be achieved.

本発明に係る主軸装置の第1実施形態の縦断面図である。1 is a longitudinal sectional view of a first embodiment of a spindle device according to the present invention. 図1に示した主軸装置における半組立体を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the subassembly in the main axis | shaft apparatus shown in FIG. 図1におけるリアカバーを示す正面図である。It is a front view which shows the rear cover in FIG. 本発明に係る主軸装置の第2実施形態の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of 2nd Embodiment of the spindle apparatus which concerns on this invention. 図4に示した主軸装置の半組立体を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the subassembly of the main shaft apparatus shown in FIG. 図4に示した主軸装置の工具アンクランプ状態での縦断面図である。FIG. 5 is a longitudinal sectional view of the spindle device shown in FIG. 4 in a tool unclamped state. 図4に示した主軸装置の自動工具交換装置機との組付け図である。It is an assembly drawing with the automatic tool changer machine of the spindle device shown in FIG. 本発明に係る主軸装置の第3実施形態の半組立体を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the semi-assembly of 3rd Embodiment of the spindle apparatus which concerns on this invention. 図8に示した半組立体の外筒への挿入状態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the insertion state to the outer cylinder of the subassembly shown in FIG. 図9に示した主軸装置における軸受の寸法及び面圧の特性図である。FIG. 10 is a characteristic diagram of bearing dimensions and surface pressure in the spindle device shown in FIG. 9. (a)は本発明に係る主軸装置の第4実施形態における軸受スリーブの正面図、(b)は(a)の縦断面図である。(A) is a front view of the bearing sleeve in 4th Embodiment of the main axis | shaft apparatus based on this invention, (b) is a longitudinal cross-sectional view of (a). 図11(a),(b)の変形例を示す要部縦断面図である。It is a principal part longitudinal cross-sectional view which shows the modification of Fig.11 (a), (b). 従来の主軸装置を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the conventional main shaft apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1,30,40,50,60 主軸装置
2 半組立体
3 外筒
4 ステータ
5,61 スリーブハウジング
6 回転軸
7 ロータ
8 フロントハウジング
9 リアカバー
11,63 軸受スリーブ
12 フロント側軸受
13 リア側軸受
14 ピストン機構
31 内径部品
32 ばね
33 内径部品側調整部品(調整部品)
34 ピストン
39 取付け基準面
62 潤滑剤供給入口(潤滑剤供給経路)
64 円周溝
65 径方向穴(潤滑剤供給経路)
66 前側オーリング(オーリング)
67 後側オーリング(オーリング)
71 潤滑剤排出穴
72 オーリング
1, 30, 40, 50, 60 Main shaft device 2 Subassembly 3 Outer cylinder 4 Stator 5, 61 Sleeve housing 6 Rotating shaft 7 Rotor 8 Front housing 9 Rear cover 11, 63 Bearing sleeve 12 Front side bearing 13 Rear side bearing 14 Piston Mechanism 31 Internal part 32 Spring 33 Internal part adjustment part (Adjustment part)
34 Piston 39 Reference mounting surface 62 Lubricant supply inlet (lubricant supply path)
64 Circumferential groove 65 Radial hole (lubricant supply path)
66 Front O-ring (O-ring)
67 Rear O-ring (O-ring)
71 Lubricant discharge hole 72 O-ring

Claims (14)

ステータを有する外筒と、
ロータを有する回転自在な回転軸と、
外輪がフロントハウジングに固定されると共に内輪が前記回転軸の一端に外嵌するフロント側軸受と、
前記回転軸の他端側に配設され前記外筒に嵌合して前記回転軸の軸方向に移動可能な軸受スリーブと、
内輪が前記回転軸の他端に外嵌すると共に外輪が前記軸受スリーブに固定されて前記フロント側軸受と共働して前記回転軸を回動自在に支持するリア側軸受と、
を備えた主軸装置であって、
前記軸受スリーブが、スリーブハウジングに内嵌されており、当該軸受スリーブ外径が、当該スリーブハウジング内径に対して隙間嵌めで嵌合されており、
前記軸受スリーブと前記スリーブハウジングとの嵌合長さと、当該軸受スリーブの外径と、の比が、嵌合長さ/外径=0.45〜0.8の範囲内に設定されており、
前記リア側軸受が、定位置予圧で且つ背面組み合わせのアンギュラ玉軸受であり、
前記外筒の内周径、前記ステータの内径、前記軸受スリーブの外径の順に直径が小さくなり、前記フロントハウジングと、前記回転軸と前記軸受スリーブとからなる半組立体が前記外筒から抜き取り可能であり、且つ前記軸受スリーブから後方の任意の断面における回転体直径が、前記軸受スリーブ後端から前記断面の間における非回転体の最小直径よりも小さい、ことを特徴とする主軸装置。
An outer cylinder having a stator;
A rotatable rotating shaft having a rotor;
A front side bearing in which an outer ring is fixed to the front housing and an inner ring is fitted around one end of the rotating shaft;
A bearing sleeve disposed on the other end of the rotating shaft and fitted in the outer cylinder and movable in the axial direction of the rotating shaft;
A rear-side bearing in which an inner ring is fitted on the other end of the rotating shaft and an outer ring is fixed to the bearing sleeve and cooperates with the front-side bearing to rotatably support the rotating shaft;
A spindle device comprising:
The bearing sleeve is fitted in the sleeve housing, and the outer diameter of the bearing sleeve is fitted with a clearance fit to the inner diameter of the sleeve housing;
The ratio of the fitting length between the bearing sleeve and the sleeve housing and the outer diameter of the bearing sleeve is set within a range of fitting length / outer diameter = 0.45 to 0.8,
The rear side bearing is an angular ball bearing of a fixed position preload and a back surface combination,
The diameter decreases in the order of the inner diameter of the outer cylinder, the inner diameter of the stator, and the outer diameter of the bearing sleeve, and the subassembly including the front housing, the rotating shaft, and the bearing sleeve is extracted from the outer cylinder. A spindle device characterized in that the diameter of the rotating body in any cross section behind the bearing sleeve is smaller than the minimum diameter of the non-rotating body between the cross section from the rear end of the bearing sleeve.
ステータを有する外筒と、
ロータを有する回転自在な回転軸と、
外輪がフロントハウジングに固定されると共に内輪が前記回転軸の一端に外嵌するフロント側軸受と、
前記回転軸の他端側に配設され前記外筒に嵌合して前記回転軸の軸方向に移動可能な軸受スリーブと、
内輪が前記回転軸の他端に外嵌すると共に外輪が前記軸受スリーブに固定されて前記フロント側軸受と共働して前記回転軸を回動自在に支持するリア側軸受と、
を備えた主軸装置であって、
前記軸受スリーブが、スリーブハウジングに内嵌されており、当該軸受スリーブ外径が、当該スリーブハウジング内径に対して隙間嵌めで嵌合されており、
前記軸受スリーブと前記スリーブハウジングとの嵌合長さと、当該軸受スリーブの外径と、の比が、嵌合長さ/外径=0.45〜0.8の範囲内に設定されており、
前記リア側軸受が、定位置予圧で且つ背面組み合わせのアンギュラ玉軸受であり、
前記フロントハウジングと、前記回転軸と前記軸受スリーブとからなる半組立体が前記外筒から抜き取り可能であり、
前記回転軸に工具交換自在な内径部品が組み込まれているとともに、工具交換のためのピストン機構を有することを特徴とする主軸装置。
An outer cylinder having a stator;
A rotatable rotating shaft having a rotor;
A front side bearing in which an outer ring is fixed to the front housing and an inner ring is fitted around one end of the rotating shaft;
A bearing sleeve disposed on the other end of the rotating shaft and fitted in the outer cylinder and movable in the axial direction of the rotating shaft;
A rear-side bearing in which an inner ring is fitted on the other end of the rotating shaft and an outer ring is fixed to the bearing sleeve and cooperates with the front-side bearing to rotatably support the rotating shaft;
A spindle device comprising:
The bearing sleeve is fitted in the sleeve housing, and the outer diameter of the bearing sleeve is fitted with a clearance fit to the inner diameter of the sleeve housing;
The ratio of the fitting length between the bearing sleeve and the sleeve housing and the outer diameter of the bearing sleeve is set within a range of fitting length / outer diameter = 0.45 to 0.8,
The rear side bearing is an angular ball bearing of a fixed position preload and a back surface combination,
A semi-assembly comprising the front housing, the rotating shaft and the bearing sleeve can be removed from the outer cylinder;
A spindle device characterized in that an inner diameter part capable of tool change is incorporated in the rotating shaft and has a piston mechanism for tool change.
前記半組立体の取付け基準面と前記内径部品のピストン押付け面との距離が、基準寸法に対して±0.1mm以内に調整されていることを特徴とする請求項2に記載した主軸装置。   3. The spindle device according to claim 2, wherein a distance between an attachment reference surface of the semi-assembly and a piston pressing surface of the inner diameter part is adjusted within ± 0.1 mm with respect to a reference dimension. 前記内径部品が、ばねを圧縮可能に組み込まれているとともに、前記内径部品の後部に調整部品が固定されており、当該調整部品に、前記ピストン機構へのピストン押付け面が形成されていることを特徴とする請求項2に記載した主軸装置。   The inner diameter part is incorporated so that a spring can be compressed, an adjustment part is fixed to the rear part of the inner diameter part, and a piston pressing surface to the piston mechanism is formed on the adjustment part. The spindle apparatus according to claim 2, wherein the spindle apparatus is characterized. 前記フロントハウジングの前後と、前記軸受スリーブの前後とに、ラビリンスシールを備えたことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載した主軸装置。   The spindle device according to any one of claims 1 to 4, wherein a labyrinth seal is provided on the front and rear of the front housing and on the front and rear of the bearing sleeve. 前記フロントハウジングが、前記外筒に対して締り嵌めで嵌合されていることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載した主軸装置。   The spindle device according to any one of claims 1 to 5, wherein the front housing is fitted to the outer cylinder by an interference fit. 前記フロントハウジングと外筒との嵌め合い部の長さが、該嵌め合い部の直径の1/10〜1/30で、合わせ面の直角度が、軸心に対して5μm以下であることを特徴とする請求項6に記載した主軸装置。   The length of the fitting portion between the front housing and the outer cylinder is 1/10 to 1/30 of the diameter of the fitting portion, and the perpendicularity of the mating surface is 5 μm or less with respect to the axis. The main shaft device according to claim 6, wherein the main shaft device is characterized by the following. 前記半組立体の取付け基準面と、前記内径部品のピストン押付け面とのアンクランプ状態での距離が、工具ホルダの規格にかかわらず統一されていることを特徴とする請求項2〜請求項7のいずれか一項に記載した主軸装置。   The distance in the unclamped state between the attachment reference surface of the semi-assembly and the piston pressing surface of the inner diameter part is unified regardless of the standard of the tool holder. The spindle device described in any one of the above. 前記軸受スリーブ外径と前記スリーブハウジング内径との間に複数対のオーリングが介在されていることを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれか一項に記載した主軸装置。 The spindle device according to any one of claims 1 to 8 , wherein a plurality of pairs of O-rings are interposed between the outer diameter of the bearing sleeve and the inner diameter of the sleeve housing. 前記軸受スリーブの円周上に複数設けられた潤滑剤排出穴と、当該軸受スリーブ外周の嵌合面に設けられた円周溝と、当該円周溝に連通接続された半径方向の潤滑剤供給経路と、を有することを特徴とする請求項1〜請求項9のいずれか一項に記載した主軸装置。 A plurality of lubricant discharge holes provided on the circumference of the bearing sleeve, a circumferential groove provided on a fitting surface on the outer periphery of the bearing sleeve, and a radial lubricant supply connected in communication with the circumferential groove A spindle device according to any one of claims 1 to 9 , wherein the spindle device has a path. グリース潤滑であることを特徴とする請求項1〜請求項10のいずれか一項に記載した主軸装置。 It is grease lubrication, The spindle apparatus as described in any one of Claims 1-10 characterized by the above-mentioned. グリース補給装置を備えていることを特徴とする請求項1〜請求項11のいずれか一項に記載した主軸装置。 The spindle device according to any one of claims 1 to 11, further comprising a grease replenishing device. グリース補給された後に、余分なグリースを排出させる機構を持っていることを特徴とする請求項12に記載した主軸装置。 The spindle device according to claim 12 , further comprising a mechanism for discharging excess grease after replenishing with grease. オイルエア、オイルミスト及び直噴潤滑のいずれかの微量潤滑を用いたことを特徴とする請求項1〜請求項10のいずれか一項に記載した主軸装置。 11. The spindle device according to claim 1, wherein a minute amount of any one of oil air, oil mist, and direct injection lubrication is used.
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