JP4207751B2

JP4207751B2 - 主軸装置

Info

Publication number: JP4207751B2
Application number: JP2003371488A
Authority: JP
Inventors: 浩一酒井; 直樹澤田; 光洋山崎; 邦道中嶋
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2003-10-31
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2023-10-31
Also published as: JP2005131749A

Description

本発明は、主軸の先端に装着された工具の刃先に主軸軸線上に穿設された貫通穴を通して切削剤を供給するようにした主軸装置に関するものである。

主軸の先端に装着された工具の刃先に供給される切削剤の量を少なくするために切削剤をミスト状にし、このミスト状にした切削剤を主軸軸線上に穿設された貫通穴内を直接通して工具に供給すると、ミスト状の切削剤が高速回転する主軸によって回転され、遠心力により分離されて切削剤が貫通穴の周面に付着し、工具の刃先に供給される切削剤の量が過少になる不具合が生じる。

この不具合を解消するために、特許文献１には、先端に工具が工具クランプ機構によって装着される主軸をハウジングに回転駆動可能に軸承し、該主軸に軸線上に穿設された挿通穴にドローバーを挿通して工具クランプ機構に接続し、ハウジングに固定された供給パイプをドローバーの軸線上に穿設された貫通穴に主軸の後端から挿入して工具の後端近傍の主軸先端部まで延在させ、該供給パイプをミスト状切削剤供給装置に接続している。
特開２００１−１５０２９５号公報（第３頁、図１）

上記従来装置では、長い供給パイプが後端部をハウジングに固定されているだけであるので不安定となり、機械の振動などにより供給パイプの先端が大きく振動し、高速回転する主軸に支承されたドローバーの貫通穴に接触して供給パイプが破損される危険性がある。特に、主軸が水平な横型の場合、供給パイプが自重により撓んで貫通穴と接触し破損する可能性もあった。

本発明は係る従来の不具合を解消するためになされたもので、工具にミスト状の切削剤を供給するために主軸軸線上に設けられた貫通穴に挿通した供給パイプが貫通穴に接触して破損することを防止するとともに、供給パイプを必要に応じて着脱可能とした主軸装置を提供することである。

上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明の構成上の特徴は、先端に工具が装着される主軸をハウジングに回転駆動可能に軸承し、モータ出力軸が前記主軸にカップリングを介して直結されたモータを前記ハウジングの後端に固定し、前記主軸内およびモータ出力軸に夫々貫通穴を主軸軸線上に設け、前記工具にミスト状切削剤を前記モータ出力軸の後端から前記各貫通穴を通して供給するようにした主軸装置において、前記両貫通穴内に供給パイプを前記モータ出力軸の後端から前記主軸の先端部まで主軸軸線上に延在させて前記モータのフレームに対して着脱自在に固定可能とし、潤滑性を有する樹脂で形成され後端面に前記供給パイプの挿通を案内する案内面が形成され、前記貫通穴に後端から挿入された前記供給パイプの先端部を嵌合支持するパイプ先端支持体を前記主軸内の貫通穴内に嵌着し、前記供給パイプを貫通させる貫通穴が穿設されたシール連結体を前記主軸内の貫通穴後端部および前記モータ出力軸の貫通穴前端部に液密的に嵌合させ、前記モータ出力軸の後端部にディストリビュータの回転体を着脱可能に取付ける取付部を形成し、前記供給パイプの後端部が主軸軸線上で固定された固定部材および前記ディストリビュータの固定部を選択的に前記モータのフレームに対して着脱自在に固定可能とし、前記供給パイプの後端にミスト状切削剤を供給するミスト供給装置を接続可能とし、前記ディストリビュータの固定部にクーラント液を供給するクーラント供給装置を接続可能としたことである。

請求項２に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記主軸内の貫通穴後端部およびモータ出力軸の貫通穴前端部の一方に前記供給パイプの中間部を嵌合支持するパイプ中間支持体を嵌着し、他方に前記シール連結体を固定し、前記パイプ中間支持体を潤滑性を有する樹脂で形成し、該パイプ中間支持体の後端面に前記供給パイプの挿入を案内する案内面を形成したことである。

上記のように構成した請求項１に係る発明によれば、主軸およびモータ出力軸に設けられた貫通穴に挿通されハウジングに対して固定された供給パイプを通ってミスト状切削剤が主軸先端に装着された工具の刃先に供給されるので、切削剤が主軸回転に基づく遠心力によって分離されることなく、工具の刃先に良好に供給される。供給パイプの先端部を貫通穴に嵌着されたパイプ先端支持体によって嵌合支持することにより、供給パイプが貫通穴に接触して破損することを防止することができる。そして、相当量のクーラント液を供給して加工するときは、供給パイプを貫通穴から抜き取り、主軸の後端部にディストリビュータを装着して必要な直径を有する貫通穴を通してクーラント液を工具の刃先に供給する。このとき、主軸内の貫通穴後端部とモータ出力軸の貫通穴前端部とはシール連結体によって液密的に連結されているので、クーラント液が漏洩することがない。
ミスト状切削剤を主軸先端に装着された工具の刃先に供給するために供給パイプを主軸およびモータ出力軸の貫通穴に後端から挿入する場合、供給パイプの先端部を貫通穴に嵌合支持するパイプ先端支持体を潤滑性を有する樹脂で形成したので、供給パイプの先端部をメンテナンスフリーで安価に支持することができきる。そして、供給パイプをパイプ先端支持体の後端面に形成された案内面に案内させてパイプ先端支持体に容易に挿通することができる。

上記のように構成した請求項２に係る発明によれば、供給パイプの中間部を潤滑性を有する樹脂で形成したパイプ中間支持体で貫通穴に嵌合支持するので、供給パイプを安定した状態でメンテナンスフリーで安価に支持することができる。そして、供給パイプをパイプ中間支持体の後端面に形成された案内面に案内させてパイプ中間支持体に容易に挿通することができる。

以下、本発明に係る主軸装置の実施形態を図面に基づいて説明する。図１において、主軸装置１は、ハウジング２に主軸３が軸受４，５により回転可能に軸承され、ハウジング２の後端にはモータ６のフレーム７が固着され、モータ６の出力軸８は主軸３にフレキシブルカップリング９により回転連結されている。主軸３の先端にはテーパ穴１０が穿設され、該テーパ穴１０に工具１１に形成されたテーパ部１２が挿入された状態で工具クランプ機構１３が後方移動されると、工具クランプ機構１３の係合爪がテーパ部１２に形成された係合部と係合して工具１１を後方に引っ張り、テーパ部１２をテーパ穴１０に嵌着させて工具１１を主軸３先端に装着する。主軸３には挿通穴１４が軸線上に貫通して穿設され、工具クランプ機構１３に先端で連結されたドローバー１５が挿通穴１４に挿通されている。挿通穴１４の途中から後方に形成された大径穴には圧縮スプリング１６が収納され、この圧縮スプリング１６がドローバー１５の後端に設けられたバネ受けと大径穴の前端段差との間に予圧縮されて介在され、ドローバー１５を後方に付勢している。工具１１をアンクランプしてテーパ穴１０から抜き出すときは、ハウジング２に装架されたシリンダ装置４０のピストン４１が押圧部材４２を介してドローバー１５の後端を圧縮スプリング１６のバネ力に抗して前方に押動し、工具クランプ機構１３がドローバー１５により前方に移動されて係合爪がテーパ部１２の係合部を解放する。

主軸１３の大径穴の後端に嵌着された主軸後端部３ａおよびドローバー１５には、軸線穴が貫通して穿設され、主軸３内に主軸軸線上に設けられた貫通穴１７を形成している。モータ出力軸８には貫通穴１８が主軸軸線上に貫通して穿設されている。主軸後端部３ａの後端面およびモータ出力軸８の前端面に開口する嵌合穴１９，２０にはシール連結体２１の両端部が夫々液密的に嵌合され、シール連結体２１には両貫通穴１７，１８に連通する貫通穴２２が穿設されている。シール連結体２１はモータ出力軸８に嵌合穴２０の底部でねじ結合２３して固定されている。貫通穴１７，１８，２２内には供給パイプ２４がモータ出力軸８の後端から挿入されて工具１１の後端近傍の主軸３先端部まで主軸軸線上に延在されている。供給パイプ２４の後端部は固定部材２５に主軸軸線上に穿設された固定穴２６に嵌合され、固定部材２５に螺合されたネジ２７が供給パイプ２４を外周面に当接して固定部材２５に固定している。固定部材２５がフレーム７の後端面に固定された筒状の取付部材２８の後端面にボルト２９によって着脱可能に固定されることにより、供給パイプ２４の後端部がモータ６のフレーム７に対して着脱自在に固定される。固定穴２６の後端にミスト供給装置３０に接続されたパイプがねじ結合されて、供給パイプ２４の後端にミスト状切削剤を供給するミスト供給装置３０が接続される。

３１は供給パイプ２４の先端部を嵌合支持するパイプ支持体（パイプ先端支持体）で、ドローバー１５の先端部で貫通穴１７内に嵌着されている。主軸３内の貫通穴１７の後端部である嵌合穴１９底部にはパイプ支持体３２（パイプ中間支持体）が嵌着され、供給パイプ２４の中間部を嵌合支持している。パイプ支持体３０，３２に間にパイプ支持体３３が貫通穴１７に嵌着されて供給パイプ２４を嵌合支持している。各パイプ支持体３１〜３３は自己潤滑性樹脂などの潤滑性を有する樹脂で形成され、後端面には、供給パイプ２４が挿入されるときに、その先端を案内して挿入し易くするテーパ等の案内面３４が形成されている。なお、供給パイプ２４の中間部を嵌合支持するパイプ支持体３２をモータ出力軸８の嵌合穴２０の底部に嵌着し、シール連結体２１を主軸後端部３ａの嵌合穴１９の底部にねじ結合するようにしてもよい。

工具１１の刃先にクーラント液を供給して加工するときは、固定部材２５を取付部材２８に固定するボルト２９が外されて供給パイプ２４が貫通穴１７，１８，２２から抜き取られる。図２に示すように、ディストリビュータ３５の回転体３６がモータ出力軸８の貫通穴１８の後端部に刻設されたねじ穴３９に螺入して固定される。ディストリビュータ３５の固定部３７が取付部材２８の後端面にボルト２９によって固定され、固定部３７にクーラント液を供給するクーラント供給装置３８が接続される。

次に、上記実施形態の作動について説明する。工具１１の刃先にミスト状切削剤を供給して加工するときは、固定部材２５にネジ２７によって固定された供給パイプ２４をモータ出力軸８の後端から挿入し、貫通穴１７，２８，２２内を工具１１の後端近傍の主軸３先端部まで延在させる。供給パイプ２４が貫通穴１７内でパイプ支持体３１〜３３に形成された支持穴を挿通されるとき、供給パイプ２４の先端がパイプ支持体３１〜３３の後端面に形成されたテーパ状の案内面３４に案内されるので、供給パイプ２４はパイプ支持体３１〜３３の支持穴を容易に挿通される。供給パイプ２４がパイプ支持体３１〜３３を挿通して先端部、中間部および先端部と中間部との間でパイプ支持体３１〜３３によって嵌合支持されると、固定部材２５が取付部材２８にボルト２９によって固定され、供給パイプ２４の後端がモータ６のフレーム７に固定される。

主軸３がモータ６によって回転され、ミスト状切削剤がミスト供給装置３０から供給パイプ２４に供給される。供給パイプ２４は回転しないので、ミスト状切削剤は遠心力により分離して供給パイプ２４の壁に付着することがなく、供給パイプ２４を通って主軸３先端部に良好に圧送され、工具クランプ機構１３および工具１１に穿設された供給穴を通って工具１１の刃先に供給される。主軸装置１が工作物に対して相対移動され、工具１１が刃先にミスト状切削剤を供給されながら工作物を加工する。このとき、供給パイプ２４はパイプ支持体３１〜３３によって貫通穴１７に嵌合支持されているので、供給パイプ２４が振動等によって高速回転する貫通穴１７，１８，２２に接触し、衝突を繰り返して破損することがない。長時間の使用により供給パイプ２４がパイプ支持体３１〜３３との嵌合部分で磨耗すると、固定部材２５を取付部材２８から取り外して磨耗した供給パイプ２４を貫通穴から抜き出し、ネジ２７を弛めて磨耗した供給パイプを固定部材２５から取り外し、新しい供給パイプ２４をネジ２７により固定部材２５に固定して貫通穴１７，１８，２２内に挿入し固定部材２５を取付部材２８にボルト２９により固定する。

工具１１の刃先にクーラント液を供給して加工するときは、ボルト２９を外して固定部材２５を取付部材２８から取り外し、供給パイプ２４を貫通穴１７，１８，２２から抜き出す。ディストリビュータ３５の回転体３６がモータ出力軸８の後端に螺着され、固定部３７が取付部材２８にボルト２９によって固定される。固定部３７にクーラント液を供給するクーラント供給装置３８が接続される。主軸３がモータ６によって回転され、クーラント液がクーラント供給装置３８からディストリビュータ３５を介して貫通穴１７，１８，２２に供給される。主軸３の貫通穴１７とモータ出力軸８の貫通穴１８とはシール連結体２１の貫通穴２２によって液密的に連通されているので、クーラント液は漏洩することなく、貫通穴１７，１８，２２を通って主軸３の先端部に良好に圧送され、工具クランプ機構１３および工具１１に穿設された供給穴を通って工具１１の刃先に供給される。主軸装置１が工作物に対して相対移動され、工具１１が刃先にクーラント液を供給されながら工作物を加工する。

本発明の実施形態に係る主軸装置を一部断面にして示した側面図。図１に示す主軸装置の後端にディストリビュータを取付けた場合を示す図。

符号の説明

１…主軸装置、２…ハウジング、３…主軸、４，５…軸受、６…モータ、７…フレーム、８…モータ出力軸、９…フレキシブルカップリング、１０…テーパ穴、１１…工具、１２…テーパ部、１３…工具クランプ機構、１４…挿通穴、１５…ドローバー、１６…圧縮スプリング、１７，１８，２２…貫通穴、１９，２０…嵌合穴、２１…シール連結体、２３…ねじ結合、２４…供給パイプ、２５…固定部材、２６…固定穴、２７…ネジ、２８…取付部材、２９…ボルト、３０…ミスト供給装置、３１〜３３…パイプ支持体、３４…案内面、３５…ディストリビュータ、３６…回転体、３７…固定部、３８…クーラント供給装置、３９…ねじ穴、４０…シリンダ装置。

Claims

先端に工具が装着される主軸をハウジングに回転駆動可能に軸承し、モータ出力軸が前記主軸にカップリングを介して直結されたモータを前記ハウジングの後端に固定し、前記主軸内およびモータ出力軸に夫々貫通穴を主軸軸線上に設け、前記工具にミスト状切削剤を前記モータ出力軸の後端から前記各貫通穴を通して供給するようにした主軸装置において、
前記両貫通穴内に供給パイプを前記モータ出力軸の後端から前記主軸の先端部まで主軸軸線上に延在させて前記モータのフレームに対して着脱自在に固定可能とし、
潤滑性を有する樹脂で形成され後端面に前記供給パイプの挿通を案内する案内面が形成され、前記貫通穴に後端から挿入された前記供給パイプの先端部を嵌合支持するパイプ先端支持体を前記主軸内の貫通穴内に嵌着し、
前記供給パイプを貫通させる貫通穴が穿設されたシール連結体を前記主軸内の貫通穴後端部および前記モータ出力軸の貫通穴前端部に液密的に嵌合させ、
前記モータ出力軸の後端部にディストリビュータの回転体を着脱可能に取付ける取付部を形成し、
前記供給パイプの後端部が主軸軸線上で固定された固定部材および前記ディストリビュータの固定部を選択的に前記モータのフレームに対して着脱自在に固定可能とし、
前記供給パイプの後端にミスト状切削剤を供給するミスト供給装置を接続可能とし、
前記ディストリビュータの固定部にクーラント液を供給するクーラント供給装置を接続可能としたことを特徴とする主軸装置。
請求項１において、前記主軸内の貫通穴後端部およびモータ出力軸の貫通穴前端部の一方に前記供給パイプの中間部を嵌合支持するパイプ中間支持体を嵌着し、他方に前記シール連結体を固定し、前記パイプ中間支持体を潤滑性を有する樹脂で形成し、該パイプ中間支持体の後端面に前記供給パイプの挿入を案内する案内面を形成したことを特徴とする主軸装置。