JP5009588B2 - 主軸装置 - Google Patents
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Description
また、主軸1は、電動機104のステータが形作る円柱空間に嵌め込められるようにして配置されている。主軸1には前記ステータに対応するようにロータが備えられている。前記の主ハウジング101には、この電動機104を収納するための空間が形成されている。主軸1には、この電動機104によって、その軸線を中心として回転する動力が与えられる。
主軸1の図中左端側には、該主軸1を収めるための略円柱状の中空部をもつ圧搾空気供給・排出ユニット501が備えられている。圧搾空気供給・排出ユニット501の内部には、圧搾空気流通管502及び503が埋め込まれている。圧搾空気流通管502及び503は、主軸1の外周面に対向する、圧搾空気供給・排出ユニット501の前記中空部を形作る内周面と、該ユニット501の外周面との間を貫通する。これら圧搾空気流通管502及び503のうち、一方の圧搾空気流通管502には主軸1内の圧搾空気流路11が、主軸1と一体的な回転継手を介して接続され、他方の圧搾空気流通管503には、同様に前記回転継手を介して主軸1内の圧搾空気流路12が接続される。圧搾空気流通管502及び503の前記外周面におけるそれぞれの端部開口部504及び505には、圧搾空気供給装置520が接続されている。そして、この圧搾空気供給装置520と、端部開口部504及び505との間には管路が接続されており、該管路にはエア減圧弁521及び522が備えられている。
また、シリンダ内空気流路33は、ピストン321の図中左側の面に接する空間に接続されている。さらに、ピストン311の図中左側の面に接する空間には、前述の圧搾空気接続路21に連通する圧搾空気接続路23が接続されている。この圧搾空気接続路23は、他の接続路21及び22と同様、フランジ部2の内部に形成されている。
このような構成により、ピストン311及び321の図中左側又は右側の空間に圧搾空気を送り込むことが可能となっている。いずれの空間に圧搾空気を送り込むかによって、該ピストン311及び321は、図中左右いずれかの方向に沿った運動を行うことになる。
なお、図1においては、ピストン311及び321の図中左側の空間に圧搾空気が送り込まれており、これらピストン311及び321が、図中右側に移動している状態が示されている。
また、前記とは逆に、ピストン311あるいはピストン321が図中左側へと移動する際には、該コレット把持部材5は左側へ動き、開く方向に動作する。そして、コレット把持部材5がこのような動作を行うとき、コレット6は該コレット6自身の弾性力によって自然に拡径する。これにより、ワークWは、該コレット6、ないしは、より広く捉えればチャック部10から解放される。
まず、コレット6を把持するための動作を説明する。この場合、コレット把持部材5を閉じる方向に動作させる必要があるから、ピストン311及びピストン321を、図中右側へと移動する必要がある。したがって、かかる場合においては、圧搾空気供給・排出ユニット501内の圧搾空気流通管502に圧搾空気を送り込む。すると、この圧搾空気は、当該圧搾空気流通管502以下、圧搾空気流路11、圧搾空気接続路21及び23、シリンダ内空気流路33を経て、最終的に、ピストン311及び321の図中左側の空間に至る。これにより、ピストン311及び321は図中左側の空間から圧力を受けて、図中右側へと移動する。そして、このピストン311及び321の図中右側への移動に伴って、コレット把持部材5が図中右側の方向へと移動することになる。これにより、コレット6は把持され、これと同時にワークWもまた把持されることになる。
なお、この際、圧搾空気供給装置520から延びる管路においては、エア減圧弁521及び522が備えられているため、これらエア減圧弁521及び522によって、送り込まれる圧搾空気の圧力を調整することにより、コレット6、あるいはワークWをクランプする力を適度に調整することが可能である。
まず、第1に、高速回転が可能である。これは、主軸1の回転に関わる機構が基本的に円柱、円板形状の形態をもつ要素から構成されているからである。この点、トグル式では、トグルそれ自体が、仮に円周方向に等間隔で配置されたとしても、質量配置のアンバランスを主軸周囲に生じさせ、よって高速回転が困難であること、また、アンクランプ状態ではトグルががたつく状態となるためバランスを保つことが困難となり、やはり高速回転が困難であること等と比較すると、本実施形態は極めて有利である。
また、本実施形態によれば、クランプ時、アンクランプ時の双方で軸受に負荷がかからないため、いずれの状態でも高速回転が可能である。この点、皿ばね式では、アンクランプ時にピストンの軸受に皿ばね荷重がかかるため高速回転が困難であることと比較すると、本実施形態は極めて有利である。
なお、コレット6の近傍にシリンダ3並びにピストン311及び321が存在するということは、力の伝達が効率的に行われることを意味し、この点でも、本実施形態は特有の効果を奏するということができる。
また、本実施形態においては特に、振れ止めパイプ71は、図1に示すようにコレット把持部材5の長さ全体を殆どカバーするように存在するから、当該コレット把持部材5、あるいはワークWの振動を減少することができる。
以上により結局、本実施形態の主軸装置によれば、より精密、正確な加工を実施することができる。また、上述のように、ワークWの振れ回りの発生を極力防止し、コレット把持部材5の振動を効果的に抑制する、振れ止めパイプ71の存在は、主軸1の高速回転を実現する上で大きな貢献をもなし得る。
また、2つのピストン311及び321を備えることで、十分な推力を発生させることができるから、シリンダ3の外径は小さくすることができ、チャック部10全体のイナーシャを小さくすることができる。したがって、主軸1を加速あるいは減速する際の応答速度を速くすることができ、高速回転することができる。これはもちろん、装置全体の小型化にも貢献する。
なお、シリンダ3を、例えばアルミニウム合金等の比重の小さい材料から構成すれば、前述の主軸1の加減速応答速度を更に高めることができ、また高速回転にも大きく資する。
例えば、上述の実施形態では、圧搾空気がピストン311及び321の動力源となっているが、一般に加圧流体であればよい。例えば、ピストン311及び321を油圧駆動とするが如くである。
また、加圧流体の圧力を適切な値にできれば、ピストンは1つでもよい。
11,12 圧搾空気流路
2 フランジ部
21,22,23 圧搾空気接続路
3 シリンダ
311,321 ピストン
31,32,33 シリンダ内空気流路
4 円筒部材
5 コレット把持部材
6 コレット
10 チャック部
71 振れ止めパイプ
71R 振れ止めパイプの最右端部分
71L 振れ止めパイプの最左端部分
72 ニードルベアリング
102,103 軸受
104 電動機
105 副ハウジング
501 圧搾空気供給・排出ユニット
502,503 圧搾空気流通管
520 圧搾空気供給装置
521,522 エア減圧弁
W ワーク
Claims (2)
- その一端からその他端に至るまで、その軸線方向に沿って貫通する中空孔を有し、その軸線を中心軸として回転する主軸と、
前記主軸の一端に接続され、棒状のワークを把持するチャック部と、
前記中空孔内に収納される筒状体であり、その内部に挿入されている前記ワークの前記主軸の回転に伴って発生する振れ回りを防止するワーク振れ防止手段と、
前記ワーク振れ防止手段の軸線が前記主軸の軸線に一致するように、かつ、当該ワーク振れ防止手段の一端が前記主軸の一端から突出して前記チャック部内に位置するように、かつ、前記ワーク振れ防止手段が前記主軸の回転によって回転しないように、当該ワーク振れ防止手段を当該主軸の一端において支持する支持手段と、を備え、
前記主軸は、前記軸線の方向に沿って形成された加圧流体通路を有し、
前記チャック部は、
前記ワークに当接しこれを把持するコレットと、
前記加圧流体通路を経て供給される所定の加圧流体の圧力を受けて動作する2つ以上のピストンを収納するシリンダと、
前記コレットに対して、前記ピストンの動作に応じて当該コレットが縮径するための力を与えるコレット把持手段と、を有し、
前記ワーク振れ防止手段の前記チャック部内に位置する一端は、前記コレット把持手段の前記コレット側の端部と概ね一致し、
前記主軸の軸線方向に対向するよう臨んだ、前記シリンダ、前記ピストン及び前記コレット把持手段の外形は略円形状の輪郭であり、かつ、該略円形状の輪郭の中心は前記主軸の軸心に一致し、
前記ピストンへ向けて送り込む前記加圧流体の圧力を調整する加圧流体圧調整手段をさらに備えることを特徴とする主軸装置。 - 前記シリンダはアルミニウムを含む材料から構成されていることを特徴とする請求項1に記載の主軸装置。
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