JP4867650B2 - Spindle device, combined machining machine tool having the same, and method of assembling the spindle device - Google Patents
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Description
本発明は、主軸装置及びそれを備えた複合加工工作機械並びに主軸装置の組付方法に関し、より詳細には、門形マシニングセンタの主軸ヘッドに取り付けられる主軸装置及びそれを備えた複合加工工作機械並びに主軸装置の組付方法に関する。 The present invention relates to a spindle device, a combined machining machine tool including the spindle device, and a method of assembling the spindle device, and more particularly, to a spindle device attached to a spindle head of a portal machining center, a combined machining machine tool including the spindle device, and The present invention relates to a method of assembling a spindle device.
従来、大物ワークと工具との三次元的な相対移動によって、切削、穴あけ等の加工を行なう複合加工工作機械として、例えば、ワークを取り付けたテーブルを直進往復運動させると共に、工具を有する主軸をX軸、Y軸、Z軸方向に制御する門形マシニングセンタが使用されている。 Conventionally, as a multi-tasking machine tool that performs machining such as cutting and drilling by three-dimensional relative movement between a large workpiece and a tool, for example, a table to which a workpiece is attached is reciprocated linearly, and a spindle having a tool is set to X A portal machining center that controls in the direction of the axis, Y axis, and Z axis is used.
門形マシニングセンタでは、2つのコラムによって支持されたクロスレールにサドルが取り付けられ、サドルに対してZ軸方向に移動するラムの端部に主軸ヘッドが取り付けられ、さらに、この主軸ヘッドの2本の支持アームにブラケットを介してモータビルトイン式の主軸が旋回可能に取り付けられる(例えば、特許文献1参照)。
ところで、特許文献1に記載のような複合加工工作機械では、工具が取り付けられる主軸はブラケットに直接ボルトで締結固定され、ブラケットと共に旋回される。例えば、主軸の各構成部品のメンテナンスを行なうために主軸の交換を行う場合、主軸の各構成部品の寸法に誤差が生じると、主軸交換後の工具の旋回半径にずれが生じ、加工精度が低下する可能性がある。また、工具の旋回半径を厳密に管理するためには、工具が取り付けられる主軸の各構成部品の寸法公差も厳密に管理する必要があり、製作コストが嵩むという問題がある。 By the way, in the multi-task machine tool as described in Patent Document 1, the spindle to which the tool is attached is fastened and fixed directly to the bracket with a bolt, and is turned together with the bracket. For example, when replacing the main shaft for maintenance of each component of the main shaft, if there is an error in the dimensions of each component of the main shaft, the turning radius of the tool after the main shaft replacement will be shifted, resulting in reduced machining accuracy there's a possibility that. In addition, in order to strictly manage the turning radius of the tool, it is necessary to strictly manage the dimensional tolerance of each component of the main shaft to which the tool is attached, and there is a problem that the manufacturing cost increases.
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、主軸の各構成部品の寸法公差を厳密に管理、調整する必要がなく、低コストで製作が可能であり、また、加工精度の良好な主軸装置及びそれを備えた複合加工工作機械並びに主軸装置の組付方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and its purpose is not to strictly manage and adjust the dimensional tolerance of each component of the main shaft, and can be manufactured at a low cost. It is an object of the present invention to provide a spindle apparatus with good machining accuracy, a composite machining machine tool having the spindle apparatus, and a method of assembling the spindle apparatus.
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
(1) 支持アームに旋回可能に取り付けられ、その旋回軸に対して略垂直な筒部を有するブラケットと、
先端に工具を装着可能な回転部と、前記ブラケットの筒部に挿脱可能に取り付けられるハウジングと、前記回転部と前記ハウジングとの間に配置され、前記回転部を前記ハウジングに対して回転自在に支持する軸受と、を有する主軸と、を備える主軸装置であって、
前記工具の旋回半径の誤差を吸収可能なスペーサをさらに有することを特徴とする主軸装置。
(2) 前記スペーサは、前記ブラケットの先端面と、該先端面と対向するように前記ハウジングに形成されたフランジ部の取付面との間に配置されることを特徴とする(1)に記載の主軸装置。
(3) (1)又は(2)に記載の主軸装置を備えたことを特徴とする複合加工工作機械。
(4) 支持アームに旋回可能に取り付けられ、その旋回軸に対して略垂直な筒部を有するブラケットと、
先端に工具を装着可能な回転部と、前記ブラケットの筒部に挿脱可能に取り付けられるハウジングと、前記回転部と前記ハウジングとの間に配置され、前記回転部を前記ハウジングに対して回転自在に支持する軸受と、を有する主軸と、を備える主軸装置の組付方法であって、
前記工具の旋回半径を測定する工程と、
測定された旋回半径と所望の旋回半径との誤差を吸収可能なスペーサを設ける工程と、
前記スペーサを介して前記主軸のハウジングを前記ブラケットに固定する工程と、
を有することを特徴とする主軸装置の組付方法。
The above object of the present invention can be achieved by the following constitution.
(1) a bracket that is pivotably attached to the support arm and has a cylindrical portion that is substantially perpendicular to the pivot axis;
A rotating part that can be fitted with a tool at the tip, a housing that is removably attached to the cylindrical part of the bracket, and a rotating part that is disposed between the rotating part and the housing, the rotating part being rotatable with respect to the housing A spindle device comprising: a bearing having a bearing that supports the spindle;
The spindle apparatus further comprising a spacer capable of absorbing an error in the turning radius of the tool.
(2) The spacer is disposed between a front end surface of the bracket and a mounting surface of a flange portion formed on the housing so as to face the front end surface. Spindle device.
(3) A multi-task machine tool comprising the spindle device according to (1) or (2).
(4) a bracket that is pivotally attached to the support arm and has a cylindrical portion that is substantially perpendicular to the pivot axis;
A rotating part that can be fitted with a tool at the tip, a housing that is removably attached to the cylindrical part of the bracket, and a rotating part that is disposed between the rotating part and the housing, the rotating part being rotatable with respect to the housing A spindle device comprising: a bearing having a bearing that supports the spindle device;
Measuring the turning radius of the tool;
Providing a spacer capable of absorbing an error between the measured turning radius and a desired turning radius;
Fixing the spindle housing to the bracket via the spacer;
A method of assembling the spindle device, comprising:
本発明の主軸装置によれば、主軸のハウジングをブラケットに固定する際にスペーサを介して行なうことで、工具の旋回半径の誤差をスペーサによって吸収することができ、主軸の各構成部品の寸法公差を厳密に管理、調整する必要がなく、低コストで製作が可能であり、また、加工精度も良好となる。 According to the spindle device of the present invention, the error of the turning radius of the tool can be absorbed by the spacer when the spindle housing is fixed to the bracket, and the dimension tolerance of each component of the spindle can be absorbed. Therefore, it is not necessary to strictly control and adjust, and it is possible to manufacture at a low cost, and the processing accuracy is also good.
以下、本発明に係る主軸装置及び複合加工工作機械としての門形マシニングセンタについて図面に基づいて詳細に説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a spindle machine and a portal machining center as a combined machining machine tool according to the present invention will be described in detail based on the drawings.
図1に示すように、門形マシニングセンタ1では、ベッド2の上にテーブル3がX軸方向へ移動可能に支持されており、ベッド2の両側には一対のコラム4が立設されている。コラム4の上端にはクロスレール5が架設されており、クロスレール5には、サドル6がY軸方向へ移動可能に設けられる。また、サドル6には、Z軸方向に昇降可能なラム7が支持されており、ラム7の下端には、本発明の主軸装置20をY軸回り及びZ軸回りに回転割出し駆動可能に保持する主軸ヘッド8が装着されている。
As shown in FIG. 1, in the portal machining center 1, a table 3 is supported on a bed 2 so as to be movable in the X-axis direction, and a pair of columns 4 are erected on both sides of the bed 2. A cross rail 5 is installed on the upper end of the column 4, and a
図2及び図3に示すように、主軸ヘッド8には、主軸装置20のブラケット21を挟むように一対の支持アーム9が設けられており、支持アーム9の内部には、ブラケット21の両側面に固定された一対の旋回シャフト10が複数の軸受11を介して回転可能に収容されている。また、一方の旋回シャフト10にはモータ12が配置されており、これにより、主軸装置20は一対の支持アーム9にY軸(旋回軸A)回りに旋回可能に取り付けられる。なお、主軸装置20の旋回駆動は、旋回シャフト10まわりにモータ12を配置する代わりに、旋回シャフト10をギア駆動するものであってもよい。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
図4及び図5に示すように、主軸装置20のブラケット21は、旋回シャフト10がY軸方向の両側面に固定され、X軸方向(旋回軸に対して略垂直)に貫通する筒部22を有するブラケット本体23と、ブラケット本体23の後端面に固定される後蓋25と、を備える。そして、このブラケット本体23の筒部22には、主軸30のハウジング32が挿脱可能に取り付けられている。なお、図4中、符号23aは、旋回シャフト10を取り付けるためのボルト孔である。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
図5に示すように、主軸30は、モータビルトイン式であり、先端に工具Wを装着可能な回転部31と、ブラケット本体23の筒部22に挿脱可能に取り付けられるハウジング32と、回転部31とハウジング32との間に配置され、回転部31をハウジング32に対して回転自在に支持する前側及び後側軸受50,51と、を有する。
As shown in FIG. 5, the
ハウジング32は、ステータ34が取り付けられる中間ハウジング35、スリーブハウジング36、後側ハウジング37、リヤカバー38を有する外筒39と、外筒39と一体に形成される前側ハウジング40と、前側ハウジング40の前方に取り付けられる前蓋41及びフロントカバー42とを、有する。なお、中間ハウジング35とスリーブハウジング36とは一体構造としてもよい。また、外筒39と前側ハウジング40は別体に形成されてもよい。
The
回転部31は、ロータ43を有する回転自在な回転軸44と、回転軸44の内部で、回転軸44に軸方向に相対移動可能に装着されるドローバー45と、ドローバー45が工具ホルダ46を固定するコレット部47を軸方向内方に引き込むように、ドローバー45に外装され、軸方向において回転軸44とドローバー45の大径部45aとの間に圧縮可能に配置されるばね48と、が配置される。なお、ばね48としては、皿ばねを使用しているが、コイルばねや螺旋皿ばね等を使用してもよい。
The rotating
前側軸受50は、外輪が前側ハウジング40に固定されると共に内輪が回転軸44の一端側に外嵌する組合せアンギュラ玉軸受によって構成される。また、回転軸44の他端側に配設されたスリーブハウジング36には、回転軸44の軸方向に移動可能な軸受スリーブ49が嵌合されており、後側軸受51は、外輪が軸受スリーブ49に固定されると共に内輪が回転軸44の他端側に外嵌する一対のアンギュラ玉軸受によって構成され、前側軸受50と共働して回転軸44を回転自在に支持する。
The front bearing 50 is constituted by a combination angular contact ball bearing in which an outer ring is fixed to the
ドローバー45の後端側には、工具交換のためのピストン機構60のピストン61に装着されたピストン押圧部62によって押圧されるピストン当接部63が設けられている。ピストン機構60は、往動側圧力導入部64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61が往動され、ピストン61のピストン押圧部62がピストン当接部63を押圧し、ドローバー45を軸方向に押圧移動させて工具Wを押し出して工具アンクランプ状態とする。一方、往動側圧力導入部64の圧力を抜き、復動側圧力導入部65に圧力媒体が導入されることにより、ピストン61が復動され、ドローバー45を軸方向に戻り移動させて工具クランプ状態とする。
On the rear end side of the draw bar 45, there is provided a
リヤカバー38には、ピストン機構60のピストン61の位置を検出する位置検出センサ66や、工具Wの有無を検出する工具検出センサ67が固定されており、後側ハウジング37の内側には、回転軸44の回転速度を検出するエンコーダ68が配置されている。
A
外筒39は、中間ハウジング35のフランジ部35aをスペーサ71を介してブラケット本体23の先端面23cにボルト締結することで、ブラケット21に固定されている。このため、外筒39は、ボルト72を外すことで、主軸30をブラケット21から先端側に抜き取り可能に構成される。
The
スペーサ71は環状に形成され、工具Wの旋回半径の誤差を吸収可能なように、ブラケット本体23の先端面23cと該先端面23cと対向するフランジ部35aの取付面35bとの間に配置される。スペーサ71は、フランジ部35aの取付面35bに接着やボルトによって予め固定されてもよく、或は、中間ハウジング35のフランジ部35aをブラケット本体23に締結する際に共締めされてもよい。
The
旋回軸Aからブラケット本体23の先端面23cまでの軸方向距離L1は一様であるから、スペーサ71の軸方向寸法L2と主軸側の軸方向寸法L3との合計も一様となるように設定することで、工具Wの旋回寸法を所望の旋回寸法とすることができる。
Since the axial distance L1 from the pivot axis A to the
スペーサ71の軸方向寸法L2は、工具Wを装着するための工具ホルダ46が取り付けられる取付基準面となる回転軸44の先端面44aとフランジ部35aの取付面35bとの間の軸方向寸法L3をダイヤルゲージ等の測定器で測定し、この軸方向寸法L2に基づいて適宜決定される。スペーサ71は、所望の軸方向寸法L1となるように加工されてもよく、或は、軸方向寸法の異なるスペーサ71を複数用意して、所望の軸方向寸法L1を有するスペーサが組みつけられてもよい。なお、工具Wの旋回寸法は、旋回軸Aから回転軸44の先端面44aの軸方向寸法Rを設定することで決定される。
The axial dimension L2 of the
従って、例えば、主軸30をブラケット21に対して交換する際に、主軸側の軸方向寸法L3にばらつきが生じた場合でも、所望の軸方向寸法L2を有するスペーサ71を配置することで、所望の旋回半径との誤差がスペーサ71によって吸収される。これにより、主軸30を交換しても工具の旋回半径が変化することなく、加工精度を良好に保つことができる。
Therefore, for example, when the
なお、ブラケット本体23の先端面23cと対向する中間ハウジング35のフランジ部35aの取付面35bには流路開口が設けられており、主軸30に供給されるすべての流体は、この取付面35bに形成された流路開口から供給或は排出される。
The mounting
例えば、アンクランプ用圧油は、ブラケット側の流路94からスペーサ71に形成された貫通路71aを介して中間ハウジング35の取付面35bに形成された流路開口85に導かれ、さらに、中間ハウジング35、スリーブハウジング36、後側ハウジング37、リヤカバー38内に形成された各流路87を通過して、復動側圧力導入部65に供給される。なお、図示しないが、冷却油等は、中間ハウジング35側の流路から前側ハウジング40側へも供給されている。その他の流体も、中間ハウジング35から各ハウジングに形成された流路を通って所望の位置に供給され、或は、各ハウジングに形成された流路を通って中間ハウジング35からブラケット側へ排出される。
For example, the unclamping pressure oil is guided from the bracket-
一方、各流体のブラケット側の流路94は、ブラケット本体23に形成され、ブラケット本体23の先端面に形成された開口94aと、旋回シャフト10のフランジ10a(図3参照)と対向する取付面23bに形成された開口94bとを連通する。この取付面23bに開口した流路94は、旋回シャフト10のフランジ10aに形成された図示しない流路と配管無しで連通する。なお、これら各部材の対向面間で各流路開口の周囲にはOリングが配置されており、対向面に形成された流路開口からの流体の漏洩を防止している。
On the other hand, the
従って、本実施形態の主軸装置20によれば、主軸30のハウジング32をブラケット21に固定する際にスペーサ71を介して行なうことで、工具Wの旋回半径Rの誤差をスペーサ71によって吸収することができ、主軸30の各構成部品の寸法公差を厳密に管理、調整する必要がなく、低コストで製作が可能であり、また、加工精度も良好となる。
Therefore, according to the
特に、スペーサ71は、ブラケット本体23の先端面23cと該先端面23cと対向する中間ハウジング35のフランジ部35aの取付面35bとの間に配置されるので、主軸30をブラケット21に固定する際に合せて工具Wの旋回半径Rを調整することができ、調整作業を容易に行なうことが可能である。
In particular, since the
尚、本発明は、前述した各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。
本実施形態では、主軸装置20は、主軸ヘッド8の一対の支持アーム9によって旋回可能に支持されているが、一本の支持アームによって片持ち支持される構成であってもよい。
In addition, this invention is not limited to each embodiment mentioned above, A deformation | transformation, improvement, etc. are possible suitably.
In the present embodiment, the
1 門形マシニングセンタ(複合加工工作機械)
20 主軸装置
21 ブラケット
22 筒部
23 ブラケット本体
23c 先端面
25 後蓋
30 主軸
35 中間ハウジング
35b 取付面
39 外筒
40 前側ハウジング
71 スペーサ
1 Portal machining center (multi-task machine tool)
20
Claims (4)
先端に工具を装着可能な回転部と、前記ブラケットの筒部に挿脱可能に取り付けられるハウジングと、前記回転部と前記ハウジングとの間に配置され、前記回転部を前記ハウジングに対して回転自在に支持する軸受と、を有する主軸と、を備える主軸装置であって、
前記工具の旋回半径の誤差を吸収可能なスペーサをさらに有することを特徴とする主軸装置。 A bracket that is pivotally attached to the support arm and has a cylindrical portion that is substantially perpendicular to the pivot axis;
A rotating part that can be fitted with a tool at the tip, a housing that is removably attached to the cylindrical part of the bracket, and a rotating part that is disposed between the rotating part and the housing, the rotating part being rotatable with respect to the housing A spindle device comprising: a bearing having a bearing that supports the spindle;
The spindle apparatus further comprising a spacer capable of absorbing an error in the turning radius of the tool.
先端に工具を装着可能な回転部と、前記ブラケットの筒部に挿脱可能に取り付けられるハウジングと、前記回転部と前記ハウジングとの間に配置され、前記回転部を前記ハウジングに対して回転自在に支持する軸受と、を有する主軸と、を備える主軸装置の組付方法であって、
前記工具の旋回半径を測定する工程と、
測定された旋回半径と所望の旋回半径との誤差を吸収可能なスペーサを設ける工程と、
前記スペーサを介して前記主軸のハウジングを前記ブラケットに固定する工程と、
を有することを特徴とする主軸装置の組付方法。 A bracket that is pivotally attached to the support arm and has a cylindrical portion that is substantially perpendicular to the pivot axis;
A rotating part that can be fitted with a tool at the tip, a housing that is removably attached to the cylindrical part of the bracket, and a rotating part that is disposed between the rotating part and the housing, the rotating part being rotatable with respect to the housing A spindle device comprising: a bearing having a bearing that supports the spindle device;
Measuring the turning radius of the tool;
Providing a spacer capable of absorbing an error between the measured turning radius and a desired turning radius;
Fixing the spindle housing to the bracket via the spacer;
A method of assembling the spindle device, comprising:
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