JP4316354B2 - Spindle unit - Google Patents
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Description
本発明は、スピンドル先端に工具をチャックするスピンドルユニットに関する。 The present invention relates to a spindle unit that chucks a tool at the tip of a spindle.
従来、この種のスピンドリユニットは、各種工作機械の主軸端部分をユニット化して交換自在に構成したり、加工ロボットの先端部へ装着して各種加工、例えば研削作業や磨き作業、ラッピング、バリ取り作業などを行ったりするために多用されている。
その一例を図4により説明する。
この装置は、一般的にはグラインダーと呼ばれていて、工具Tを把持して電動機またはエア駆動によって工具を回転させ、被工作物を研削、磨き、ラップ、バリ取りを行う精密回転工具装置である。
Conventionally, this type of spindle unit is configured such that the spindle end of various machine tools can be replaced as a unit, or mounted on the tip of a processing robot to perform various types of processing such as grinding, polishing, lapping, burring, etc. It is often used for taking out work.
An example of this will be described with reference to FIG.
This device is generally called a grinder, and is a precision rotary tool device that grips the tool T and rotates the tool by an electric motor or air drive to grind, polish, lap and deburr the workpiece. is there.
この装置は、ハウジング1内に装着したコレット主軸2の内側に工具Tを把持する方式の主軸端構造になっており、内部の皿ばね4の力によりカラー3が軸線方向にスライドして、スリーブ6内部をコレット主軸2外径部が内方(図で左側)へ引き込まれることにより、コレット主軸2の先端側のテーパコレット部7により工具T外形を強固に把持する構造になっている。
This device has a main shaft end structure in which a tool T is gripped inside a collet
ハウジング1の後端部には、主軸端8部分への取付け構造として、外側にねじ9が形成してある。ハウジング1は、主軸端8へ螺合装着されるとともに、詳細図示は省略してあるが、内部に回転自在に配置されているコレット主軸2の後端部が、やはり回転自在に主軸端内部に配置され、電動機またはエア駆動装置に軸受を介して連結可能に構成されている。
A screw 9 is formed on the rear end portion of the
工具Tの取外しには、カラー3を工具T側へ押し戻すことにより行なう。工具Tの取外しには、図示した偏心カム5を用いる方式や、図示していないが他に直接エア駆動により行なう方法などがある。
しかしながら、従来の装置では、工具Tの把持力を皿ばね4の力に頼っているため、工具保持に十分な把持力が得られない。また、把持力が弱いので、回転精度も高速回転すると、手締めコレットに比べて劣っている。さらに、工具交換は、作業者が手動操作により工具Tの緩め、締付けを行わなければならず、自動的に工具の交換を行うことができない。さらにまた、工具Tの交換時には、テーパコレット部7の内面(工具装着面)の清掃(例えば、付着ゴミなどの除去)が必要であるが、この操作を簡単に行うことができないなどの不具合があった。
However, since the conventional apparatus relies on the force of the
なお、工具クランプ軸とモータ軸とを分割構造とした工作機械の主軸ユニットが知られている(例えば、特許文献1参照)。この主軸ユニットは、種々のアタッチメント本体を本体に対して交換して工具の多様化に対応できるようにしたもので、加工範囲と加工能力を増大させることができる等の効果がある。
しかしながら、特許文献1では、先端部に装着する工具の大きさ(径)が変化するような場合には十分に対応することができなかった。
A spindle unit of a machine tool in which a tool clamp shaft and a motor shaft are divided is known (see, for example, Patent Document 1). This spindle unit is designed to be able to cope with diversification of tools by exchanging various attachment main bodies with respect to the main body, and has an effect of increasing the processing range and processing capability.
However, in
本発明は斯かる従来の問題を解決するために為されたもので、その目的は、工具の交換時の操作を自動運転下でも、また手動操作においても行ない得る構造とするとともに、交換時のコレット内面の清掃をもおこなうことが可能なスピンドルユニットを提供することにある。 The present invention has been made to solve such a conventional problem, and its object is to provide a structure in which the operation at the time of tool replacement can be performed under automatic operation or manual operation, and at the time of replacement. An object of the present invention is to provide a spindle unit that can also clean the inner surface of a collet.
請求項1に係る発明は、一端側にコレット挿着穴を設け、ハウジング内に回転自在に保持した回転主軸と、コレット装着穴内に挿入されるコレットと、回転主軸の一端側で、ハウジングの前端に回転自在に装着されるとともに、コレットを径方向に押し込んで工具を固着するための工具ホルダ部と、ハウジングの後端側に配置した回転主軸の自動ロック手段と、回転軸の軸線を介して回転主軸の自動ロック手段と対向してハウジングの後端側に配置した回転主軸の手動ロック手段とを備えたことを特徴とするスピンドルユニットである。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a collet insertion hole on one end side, a rotation main shaft rotatably held in the housing, a collet inserted into the collet mounting hole, and a front end of the housing on one end side of the rotation main shaft. A tool holder portion for fixing the tool by pushing the collet in the radial direction, an automatic locking means for the rotary main shaft arranged on the rear end side of the housing, and an axis of the rotary shaft A spindle unit characterized by comprising a manual locking means for a rotating main shaft disposed on the rear end side of the housing so as to face the automatic locking means for the rotating main shaft.
請求項2に係る発明は、回転主軸の自動ロック手段が、空気圧シリンダと回転主軸に設けたスリーブとを備え、空気圧シリンダのピストンをスリーブに係止することにより、回転主軸を回転方向に固定することを特徴とする請求項1に記載のスピンドルユニットである。
請求項3に係る発明は、回転主軸が、コレット挿着穴に連通する細孔を軸長方向に設けるとともに、他端側に細孔に連通する孔を径方向に貫通して設け、回転主軸のロック時に、空気圧シリンダ側からハウジング内に流入する空気圧を、孔から細孔を介して工具ホルダ本体内のコレット挿着穴へ導くことを特徴とする請求項2に記載のスピンドルユニットである。
In the invention according to
In the invention according to
請求項4に係る発明は、工具ホルダが、コレットの自動締付け緩め用操作手段に連絡する自動締付け緩め用操作部を外周に備えていることを特徴とする請求項1に記載のスピンドルユニットである。
The invention according to
本発明によれば、工具ホルダと、回転主軸の自動ロック手段と手動ロック手段とを合わせて備えたので、予め所定工具をセットして準備することで作業性が向上し、合理化に寄与できる。
また、本発明によれば、自動ロック手段側から清掃用空気をコレット挿着穴へ供給するように構成したので、特別に空気供給手段を設けることなく、回転主軸に連通孔を形成するだけでよく、しかも自動ロック手段に使用される空気の一部を利用して行なえるので、低コストでしかも確実にコレット挿着穴の清掃が可能になった。
According to the present invention, since the tool holder, the automatic locking means and the manual locking means for the rotating spindle are provided together, workability is improved by setting and preparing a predetermined tool in advance, which can contribute to rationalization.
Further, according to the present invention, since the cleaning air is supplied from the automatic locking means side to the collet insertion hole, it is only necessary to form the communication hole in the rotating spindle without providing any special air supply means. Well, since it can be performed by utilizing a part of the air used for the automatic locking means, the collet insertion hole can be reliably cleaned at a low cost.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るスピンドルユニット10の正面図断面図である。
本実施形態に係るスピンドルユニット10は、ハウジング11内に軸受18,19を介して回転自在に回転主軸12を装着している。この回転主軸12は、一端側にテーパ状のコレット挿入穴12aを備え、その外側が締結部材17によってハウジング11に固定されている。ている。また、回転主軸12は、前端部に工具ホルダ部Hを有し、後端部には、モータなおどの回転駆動手段(図示せず)との連結部Jを有している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a front sectional view of a
The
工具ホルダ部Hは、回転主軸12のテーパ状のコレット挿入穴12aに挿入された外周がテーパ状のコレット13と、回転主軸12端にねじ結合されたコレット締付け用第一ナット部材14と、コレット締付け用第二ナット部材15から成る。コレット締付け用第一ナット部材14は、コレット13の端部13aと係合する係止部14aを備えている。また、コレット締付け用第二ナット部材15は、コレット締付け用第一ナット部材14の外側に一体に形成されており、その外周部に歯車15aを形成している。工具ホルダ部Hは、歯車15aを、自動着脱手段(図示せず)と係合して、回転させることで、コレット締付け用第一ナット部材14を介してコレット13を回転主軸12後端側へねじ込みながらコレット13を半径方向に縮径させ、コレット13内に挿入されている工具16を固着し、あるいは、歯車15aを逆回転させてコレット締付け用第一ナット部材14を緩めることで、コレット締付け用第一ナット部材14を介してコレット13による工具16への締付け力を解除して工具16を着脱させることができる。
The tool holder portion H includes a collet 13 having a tapered outer periphery inserted into a tapered collet insertion hole 12a of the rotary spindle 12, a first nut member 14 for tightening a collet screwed to the end of the rotary spindle 12, and a collet. It consists of a
回転主軸12の後端側には、外周2箇所に係合穴20a,20bを穿孔したスリーブ20が一体に固定してある。一方の係合穴20aには、ハウジング11へ固定された空気圧シリンダ21のピストン23のピストンロッド24先端が係合可能に配置される。他方の係合穴20bには、空気圧シリンダ21の取付け位置と180°離れた回転主軸12の外周部に形成された手動ロック装置30のプランジャー30a先端が係合可能に配置される。
On the rear end side of the rotary main shaft 12, a
また、回転主軸2は、スリーブ20より後端部に、軸線と直角方向に軸心を通る孔12cを貫通して設けている。この孔12cとコレット挿入穴12aの底とが軸長方向に形成した細孔12bによって連通している。
次に、回転主軸12のロック装置について説明する。
本実施形態では、回転主軸12の自動ロック装置を、空気圧シリンダ21により構成している。空気圧シリンダ21は、ハウジング11の開口11aに固定するシリンダ本体22と、シリンダ本体22内を移動するピストン23と、ピストン23に連結しシリンダ本体22の穴部25内を移動するピストンロッド24と、穴部25の段部26とピストン23との間に配されたばね27と、段部26とハウジング11の開口11aとの間の穴部25に形成した細い通路28と、ピストン23の空気圧供給側に連絡する孔29とを備えている。
The rotation
Next, the locking device for the rotating spindle 12 will be described.
In the present embodiment, the automatic locking device for the rotating spindle 12 is constituted by the pneumatic cylinder 21. The pneumatic cylinder 21 includes a cylinder body 22 that is fixed to the opening 11a of the housing 11, a piston 23 that moves in the cylinder body 22, a
空気圧シリンダ21は、例えば工具交換の指令信号が制御装置(図示せず)に入力すると、制御バルブが切り換わってこの空気圧シリンダ21へ空気圧が供給される。すると、ピストン23が前進し、回転主軸12に一体のスリーブ20の係合穴20aへピストンロッド24の先端部が係合し、回転主軸12を回転方向に固定する。そして、交換機構(図示せず)が動作してコレット締付け用第一ナット部材14を逆回転させて緩め、工具16が交換されることになる。工具16が交換されると、今度は逆にコレット締付け用第一ナット部材14が先ほどと逆に回転して締め付け、次いでピストン23を押していた空気圧を解除して排気させれば、内蔵されているバネ27の力でピストン23は図で上方へ戻り、回転主軸12のロックは解除される。
For example, when a tool change command signal is input to a control device (not shown), the pneumatic cylinder 21 switches the control valve and supplies air pressure to the pneumatic cylinder 21. Then, the piston 23 moves forward, the tip end portion of the
一方、手動ロック装置30は、通常はアンロック状態にあり、例えばメンテナンスなどの際に使用される。例えば、手動で回転主軸12をロックして作業をする場合、押圧子31を押し込んでプランジャー30aをスリーブ20の係合孔20bへ係合させる。そして、このままでは、手を離せば元に戻ってしまうので、例えば押して回すことにより、係合位置を保持するように鍵穴式にロック機構が形成してあることが望ましい。
On the other hand, the
次に、以上のように構成した本実施形態に係るスピンドルユニット10の作用を説明する。
先ず、図1に示すように、回転主軸12のテーパ状のコレット挿入穴12aに挿入されたコレット13に、所定の工具16を工具ホルダ部Hを介して装着する。工具ホルダ部Hは、歯車15aを、自動着脱手段(図示せず)と係合して、回転させ、コレット締付け用第一ナット部材14を介してコレット13を回転主軸12後端側へねじ込みながらコレット13を半径方向に縮径させ、コレット13内に挿入されている工具16を固着する。
Next, the operation of the
First, as shown in FIG. 1, a
これにより、工具16の目的に応じた使用が可能となる。
次に、工具交換の指令信号が制御装置(図示せず)に入力すると、制御バルブが切り換わってこの空気圧シリンダ21へ空気圧が供給される。すると、ピストン23が前進し、回転主軸12に一体のスリーブ20の係合穴20aへピストンロッド24の先端部が係合し、回転主軸12を回転方向に固定する。
Thereby, the use according to the objective of the
Next, when a tool change command signal is input to a control device (not shown), the control valve is switched and air pressure is supplied to the pneumatic cylinder 21. Then, the piston 23 moves forward, the tip end portion of the
そして、交換機構(図示せず)が動作して、工具ホルダ部Hの歯車15aを逆回転させてコレット締付け用第一ナット部材14を緩め、コレット締付け用第一ナット部材14を介してコレット13による工具16への締付け力を解除して工具16を取り外し、工具16を交換する。
この間、空気圧シリンダ21は、ハウジング11へ固定してあるシリンダ本体22のピストン23には供給側から孔29が反対側室へ連通しており、さらに穴部25に細い通路28が形成してあるので、ピストンロッド24との隙間からスリーブ20の外形部隙間を介して孔12cと連通している。従って、空気圧シリンダ21側からの空気は、穴12cから細孔12bを介してコレット装着穴12a側へ噴出され、回転主軸12のテーパ状のコレット挿入穴12aの清掃を行うことができる。
Then, an exchange mechanism (not shown) is operated to reversely rotate the gear 15 a of the tool holder portion H to loosen the first nut member 14 for collet tightening, and to collet 13 via the first nut member 14 for collet tightening. The clamping force applied to the
During this time, the pneumatic cylinder 21 has a
そして、交換が完了すると、空気圧シリンダ21は、ピストン23を押していた空気圧を解除して排気し、内蔵されているバネ27の力でピストン23は図で上方へ戻り、回転主軸12のロックを解除する。
一方、例えばメンテナンスなどの際に手動ロック装置30を操作する場合は、手動で回転主軸12の押圧子31を押し込んでプランジャー30aをスリーブ20の係合孔20bへ係合させることによって行う。
When the replacement is completed, the pneumatic cylinder 21 releases the air pressure that was pushing the piston 23 and exhausts it, and the piston 23 returns upward in the drawing by the force of the built-in
On the other hand, when the
以上のように、本実施形態によれば、工具16の径や大きさに拘わらず工具ホルダ部Hによって工具16を把持することができ、自動運転時においても回転主軸12の自動ロック手段である空気圧シリンダ21を操作することにより、回転主軸12をロックすることができる。しかも、その際に、空気圧シリンダ21から供給される空気圧を利用して工具16を把持するコレット挿入穴12aの清掃を行うことができる。また、手動ロック装置30を操作することにより、回転主軸12をロックすることができる。
As described above, according to this embodiment, the
なお、本実施形態に係るスピンドルユニット10では、工具ホルダ部Hを構成している締め付けナットが、コレット締付け用第一ナット部材14と、コレット締付け用第二ナット部材15とで構成されているが、これは一体に構成してあっても良い。
また、上記実施形態では、動力伝達をするコレット締付け用第二ナット部材15の外周部分に歯車15aを設けたが、本発明は、これに限らず、例えば、図2(a)のタイミングベルトプーリ、図2(b)のベルトプーリ、図2(c)の丸ベルトプーリ、図2(d)のウレタンゴムプーリなどとしても良い。
In the
In the above embodiment, the gear 15a is provided on the outer peripheral portion of the collet tightening
また、上記実施形態では、回転主軸12の後端側に設けたスリーブ20は、外周2箇所に係合穴20a,20bを穿孔した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、図3に示すように、外周8箇所に係合穴35a,35bを穿孔しても良い。この場合には、係合穴20a,20bにそれぞれ予備を備えたこととなり、各係合穴20a,20bが摩耗しても、それぞれ予備の係合穴20a,20bを用いることにより、スリーブ20の交換時期を遅らせることができる。
In the above-described embodiment, the
10 スピンドルユニット
11 ハウジング
18,19 軸受
12 回転主軸
12a コレット挿入穴
H 工具ホルダ部
J 連結部
13 コレット
14 コレット締付け用第一ナット部材
15 コレット締付け用第二ナット部材
16 工具
20 スリーブ
20a,20b 係合穴
21 空気圧シリンダ(自動ロック手段)
22 シリンダ本体
23 ピストン
24 ピストンロッド
25 穴部
26 段部
27 ばね
28 細い通路
30 手動ロック装置
30a プランジャー
31 押圧子
DESCRIPTION OF
22 Cylinder body 23
Claims (4)
前記コレット装着穴内に挿入されるコレットと、
前記回転主軸の一端側で、前記ハウジングの前端に回転自在に装着されるとともに、前記コレットを径方向に押し込んで工具を固着するための工具ホルダ部と、
前記ハウジングの後端側に配置した前記回転主軸の自動ロック手段と、
前記回転軸の軸線を介して前記回転主軸の自動ロック手段と対向して前記ハウジングの後端側に配置した前記回転主軸の手動ロック手段と
を備えたことを特徴とするスピンドルユニット。 A rotating spindle that has a collet insertion hole on one end and is rotatably held in the housing;
A collet inserted into the collet mounting hole;
A tool holder portion for rotatably attaching to the front end of the housing on one end side of the rotating spindle, and pressing the collet in the radial direction to fix the tool;
An automatic locking means for the rotating spindle disposed on the rear end side of the housing;
A spindle unit comprising: a manual locking means for the rotating main shaft disposed on a rear end side of the housing so as to face an automatic locking means for the rotating main shaft via an axis of the rotating shaft.
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