JP5017383B2

JP5017383B2 - 刃交換可能な小型スピンドルユニット及びスピンドル装置

Info

Publication number: JP5017383B2
Application number: JP2010013745A
Authority: JP
Inventors: 志輝丁; 子慧楊
Original assignee: 達航工業股▲ふん▼有限公司
Priority date: 2009-07-24
Filing date: 2010-01-26
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2030-01-26
Also published as: TW201103689A; TWI397449B; JP2011025397A; KR20110010541A; KR101071388B1

Description

本発明は、加工機に関し、特に、刃を交換することのできる小型のスピンドルユニット及びスピンドル装置に関する。

図１及び図２は、従来のスピンドル装置の一例として、特許文献１に開示される装置をを示し、この装置は、スピンドルユニット１と、スピンドルユニット１に袖状に設けられたハウジングユニット２と、スピンドルユニット１とハウジングユニット２との間に配置されたモータ３と、モータ３の前方で、かつスピンドルユニット１とハウジングユニット２との間に配置された前方空気軸受４と、モータ３の後方で、かつスピンドルユニット１とハウジングユニット２との間に配置された後方空気軸受５とを備える。

スピンドルユニット１は、ブッシュ１０１と、ブッシュ１０１内に移動可能に配置された摺動部材１０２と、摺動部材１０２に固定接続されたコレット１０３と、摺動部材１０２を付勢してブッシュ１０１内のコレット１０３を締付位置に移動させる弾性部材１０４とを備える。

図２に示すように、摺動部材１０２は、本体１０５と、本体１０５に袖状に固定された環状スリーブ１０６とを備え、本体１０５は、コレット１０３と螺合するねじ穴１０７を備える。

実用新案登録第３１３７５４３号公報

上記従来のスピンドル装置では、環状スリーブ１０６が存在するため、ブッシュ１０１において、摺動部材１０２の摺動中に発生する摩擦抵抗を低減することができるものの、環状スリーブ１０６をねじ穴１０７に位置合わせするため、摺動部材１０２の小型化が制限される。すなわち、摺動部材１０２の寸法を小さくすると、摺動部材１０２が薄くなり過ぎて、ねじ穴１０７を形成することができないからである。

さらに、スピンドルユニット１の軽量化及び小型化を図るには、高速（約２００，０００〜３００，０００ｒｐｍ）のスピンドルユニット１が必要となる。

また、加工対象物に小径穴を形成する加工機に用いられる小型のスピンドルユニット１も必要となるが、スピンドルユニット１を小型にすると、摺動部材１０２を支持することができない。

さらに、環状スリーブ１０６を本体１０５に固定するため、本体１０５には、環状スリーブ１０６の雌ねじ部１０６’と螺合する雄ねじ部１０８が形成される。その結果、摺動部材１０２の小型化を図るのは困難である。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、刃を交換可能で、半径方向の寸法を縮小することのできる小型スピンドルユニットを提供することを目的とする。

また、本発明は、刃を交換可能で、半径方向の寸法を縮小することのできる小型スピンドルユニットを備えたスピンドル装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、小型スピンドルユニットであって、軸線に沿って延設されるブッシュと、ブッシュ内に移動可能に配置され、本体と、該本体に袖状に固定される環状スリーブとを備える摺動部材とを備え、前記本体は、段付きに形成され、大径部と、大径部の後方に配置され、前記軸線に沿って前記大径部に接続されるとともに、外径が前記大径部より小さい小径部と、前記大径部及び小径部の間で輪郭を形成する肩部と、前記軸線まわりに配置され、前記大径部に形成されるねじ穴とを備え、前記環状スリーブは、前記小径部に固定されて配置されるとともに、前記肩部の背後に隣接するように位置し、さらに、前記軸線に沿って前記摺動部材に固定接続され、前記ねじ穴と螺合する雄ねじ部を備えるコレットと、前記ブッシュ内に配置され、前記摺動部材を付勢して前記コレットを前記ブッシュ内で後方に締付位置に向かって移動させる弾性部材とを備え、前記摺動部材の前記環状スリーブは、自己潤滑性軸受であって、該環状スリーブを前記本体に接続するため、接着剤が充填された複数の溝が形成される環状内側表面を備えることを特徴とする。

また、上記小型スピンドルユニットにおいて、前記ブッシュは、環状内側表面を備え、該環状内側表面は、前記軸線に対して直角をなすとともに、前記コレットと整列する位置決め肩部を備え、前記弾性部材は、該位置決め肩部と、前記大径部との間に当接するように位置することができる。

さらに、本発明は、スピンドル装置であって、軸線に沿って延設されるブッシュと、ブッシュ内に移動可能に配置され、本体と、該本体に袖状に固定される環状スリーブとを備える摺動部材とを備え、前記本体は、段付きに形成され、大径部と、大径部の後方に配置され、前記軸線に沿って前記大径部に接続されるとともに、外径が前記大径部より小さい小径部と、前記大径部及び小径部の間で輪郭を形成する肩部と、前記軸線まわりに配置され、前記大径部に形成されるねじ穴とを備え、前記環状スリーブは、前記小径部に固定されて配置されるとともに、前記肩部の背後に隣接するように位置し、さらに、前記軸線に沿って前記摺動部材に固定接続され、前記ねじ穴と螺合する雄ねじ部を備えるコレットと、前記ブッシュ内に配置され、前記摺動部材を付勢して前記コレットを前記ブッシュ内で後方に締付位置に向かって移動させる弾性部材とを備えるスピンドルユニットと、前記スピンドルユニットに袖状に設けられたハウジングユニットと、前記スピンドルユニットと前記ハウジングユニットとの間に配置されたモータと、前記スピンドルユニットと前記ハウジングユニットとの間で、前記モータの前方に配置された前方軸受と、前記スピンドルユニットと前記ハウジングユニットとの間で、前記モータの後方に配置された後方軸受と、前記ハウジングユニット内に固定されて配置される頭座と、前記摺動部材を移動させる圧力シリンダとを備える頭座ユニットとを備え、前記摺動部材の前記環状スリーブは、自己潤滑性軸受であって、該環状スリーブを前記本体に接続するため、接着剤が充填された複数の溝が形成される環状内側表面を備えることを特徴とする。

上記スピンドル装置において、前記ブッシュは、環状内側表面を備え、該環状内側表面は、前記軸線に対して直角をなすとともに、前記コレットと整列する位置決め肩部を備え、前記弾性部材は、該位置決め肩部と、前記大径部との間に当接するように位置することができる。

さらに、上記スピンドル装置において、前記ブッシュは、さらに、後端と、該後端から外側に放射状に延設され、後面を備える位置決めディスクとを備え、前記スピンドル装置は、さらに、前記位置決めディスクの後面に配置されるスラスト軸受を備えることができる。

上記スピンドル装置において、前記前方軸受、後方軸受及びスラスト軸受を、空気軸受すとることができる。

また、上記スピンドル装置において、前記ハウジングユニットは、外側ハウジングと、該外側ハウジング内に固定されて配置される冷却ジャケットとを備え、前記モータ、及び前記前方軸受、後方軸受及びスラスト軸受は、前記スピンドルユニットと前記冷却ジャケットとの間に配置されることができる。

従来のスピンドル装置の一例を示す断面図である。従来のスピンドル装置の一例を示す部分断面図である。本発明にかかるスピンドル装置の一実施の形態を示す断面図である。本発明にかかるスピンドル装置の一実施の形態を示す部分断面図である。本発明にかかるスピンドル装置の環状スリーブを本体に袖状に固定する方法を説明するための部分断面図である。

次に、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。

図３及び図４は、本発明にかかるスピンドル装置の一実施の形態を示し、このスピンドル装置１００は、スピンドルユニット１０と、スピンドルユニット１０に袖状に設けられたハウジングユニット２０と、スピンドルユニット１０とハウジングユニット２０との間に配置されたモータ３０と、モータ３０の前方に設けられた前方軸受４０と、モータ３０の後方に設けられた後方軸受５０と、後方軸受５０の後方に設けられたスラスト軸受６０と、スラスト軸受６０の後方に設けられた頭座ユニット７０とを備える。

スピンドルユニット１０は、軸線Ｌに沿って延設されるブッシュ１１と、ブッシュ１１内に移動可能に配置された摺動部材１２と、摺動部材１２に固定接続されたコレット１３と、摺動部材１２を付勢してコレット１３をブッシュ１１内で後方に、図３に示す締付位置に向かって移動させる弾性部材１４とを備える。

ブッシュ１１は、軸方向穴１１１の輪郭を形成する環状内側表面１１２と、環状内側表面１１２と対向する環状外側表面１１３とを備える。環状内側表面１１２は、軸線Ｌに対して直角をなし、コレット１３と整列する位置決め肩部１１４を備える。環状外側表面１１３は、前端１１５と、後端１１６と、前端１１５と後端１１６との間に配置された中間部１１７と、後端１１６から外側に放射状に延設された位置決めディスク１１８とを備える。

摺動部材１２は、軸方向穴１１１内に移動可能に配置され、本体１２１と、本体１２１に袖状に固定された環状スリーブ１２２とを備える。

本体１２１は、段付きに形成され、大径部１２３と、大径部１２３の後方に配置され、軸線Ｌに沿って大径部１２３に接続されるとともに、外径が大径部１２３より小さい小径部１２４と、大径部１２３及び小径部１２４の間で輪郭を形成する肩部１２５と、軸線Ｌまわりに配置され、大径部１２３に形成されるねじ穴１２６とを備える。

図５に示すように、この実施形態において、環状スリーブ１２２は、自己潤滑性軸受であって、この環状スリーブ１２２が肩部１２５の後方に隣接して位置するように、環状スリーブ１２２を小径部１２４に固定接続するため、接着剤が充填された複数の溝１２２１が形成される環状内側表面を備える。この構成により、ブッシュ１１内で摺動部材１２が摺動する際に生じる摩擦抵抗を低減することができる。

コレット１３は、軸線Ｌに沿って摺動部材１２に固定接続され、ねじ穴１２６と螺合する雄ねじ部１３１を備える。

弾性部材１４は、ブッシュ１１内に配置され、位置決め肩部１１４と、本体１２１の大径部１２３との間に当接するように位置する。

ハウジングユニット２０は、外側ハウジング２１と、外側ハウジング２１内に固定されて配置される冷却ジャケット２２とを備える。

モータ３０は、スピンドルユニット１０を駆動して回転させるために、スピンドルユニット１０の中間部１１７と冷却ジャケット２２との間に配置される。

前方軸受４０は、空気軸受であって、スピンドルユニット１０の前端１１５と冷却ジャケット２２との間に配置される。

後方軸受５０もまた、空気軸受であって、スピンドルユニット１０の後端１１６と冷却ジャケット２２との間で、かつ位置決めディスク１１８の手前側に配置される。

スラスト軸受６０もまた、空気軸受であって、スピンドルユニット１０の後端１１６と冷却ジャケット２２との間で、かつ位置決めディスク１１８の後方側に配置される。

頭座ユニット７０は、ハウジングユニット２０内に固定されて配置される頭座７１と、摺動部材１２を移動させる圧力シリンダ７２とを備える。摺動部材１２は、圧力シリンダ７２によって、ブッシュ１１と相対的に前方へ移動することができ、これによって、コレット１３を解放位置へ移動させることができ、刃の交換が可能になる。

有利なのは、ねじ穴１２６が大径部１２３に、環状スリーブ１２２が小径部１２４に各々配置されるため、スピンドルユニット１０を小型化することができることである。すなわち、スピンドルユニット１０の半径方向の寸法を縮小することができる。

環状スリーブ１２２が接着剤によって本体１２１に固定接続されているため、上述の従来のスピンドルユニットのような、環状スリーブ１０６（図２参照）と本体１０５（図２参照）との間の螺合が緩くなることを防止することができることに注目すべきである。その結果、環状スリーブ１２２と本体１２１との間の固定結合を強固にすることができる。

１０スピンドルユニット
１００スピンドル装置
１１ブッシュ
１１１軸方向穴
１１２環状内側表面
１１３環状外側表面
１１４位置決め肩部
１１５前端
１１６後端
１１７中間部
１１８位置決めディスク
１２摺動部材
１２１本体
１２２環状スリーブ
１２２１溝
１２３大径部
１２４小径部
１２５肩部
１２６ねじ穴
１３コレット
１３１雄ねじ部
１４弾性部材
２０ハウジングユニット
２１外側ハウジング
２２冷却ジャケット
３０モータ
４０前方軸受
５０後方軸受
６０スラスト軸受
７０頭座ユニット
７１頭座
７２圧力シリンダ

Claims

軸線に沿って延設されるブッシュと、
ブッシュ内に移動可能に配置され、本体と、該本体に袖状に固定される環状スリーブとを備える摺動部材とを備え、前記本体は、段付きに形成され、大径部と、大径部の後方に配置され、前記軸線に沿って前記大径部に接続されるとともに、外径が前記大径部より小さい小径部と、前記大径部及び小径部の間で輪郭を形成する肩部と、前記軸線まわりに配置され、前記大径部に形成されるねじ穴とを備え、前記環状スリーブは、前記小径部に固定されて配置されるとともに、前記肩部の背後に隣接するように位置し、
さらに、前記軸線に沿って前記摺動部材に固定接続され、前記ねじ穴と螺合する雄ねじ部を備えるコレットと、
前記ブッシュ内に配置され、前記摺動部材を付勢して前記コレットを前記ブッシュ内で後方に締付位置に向かって移動させる弾性部材とを備え、
前記摺動部材の前記環状スリーブは、自己潤滑性軸受であって、該環状スリーブを前記本体に接続するため、接着剤が充填された複数の溝が形成される環状内側表面を備えることを特徴とする小型スピンドルユニット。
前記ブッシュは、環状内側表面を備え、該環状内側表面は、前記軸線に対して直角をなすとともに、前記コレットと整列する位置決め肩部を備え、前記弾性部材は、該位置決め肩部と、前記大径部との間に当接するように位置することを特徴とする請求項１に記載の小型スピンドルユニット。
軸線に沿って延設されるブッシュと、ブッシュ内に移動可能に配置され、本体と、該本体に袖状に固定される環状スリーブとを備える摺動部材とを備え、前記本体は、段付きに形成され、大径部と、大径部の後方に配置され、前記軸線に沿って前記大径部に接続されるとともに、外径が前記大径部より小さい小径部と、前記大径部及び小径部の間で輪郭を形成する肩部と、前記軸線まわりに配置され、前記大径部に形成されるねじ穴とを備え、前記環状スリーブは、前記小径部に固定されて配置されるとともに、前記肩部の背後に隣接するように位置し、さらに、前記軸線に沿って前記摺動部材に固定接続され、前記ねじ穴と螺合する雄ねじ部を備えるコレットと、前記ブッシュ内に配置され、前記摺動部材を付勢して前記コレットを前記ブッシュ内で後方に締付位置に向かって移動させる弾性部材とを備えるスピンドルユニットと、
前記スピンドルユニットに袖状に設けられたハウジングユニットと、
前記スピンドルユニットと前記ハウジングユニットとの間に配置されたモータと、
前記スピンドルユニットと前記ハウジングユニットとの間で、前記モータの前方に配置された前方軸受と、
前記スピンドルユニットと前記ハウジングユニットとの間で、前記モータの後方に配置された後方軸受と、
前記ハウジングユニット内に固定されて配置される頭座と、前記摺動部材を移動させる圧力シリンダとを備える頭座ユニットとを備え、
前記摺動部材の前記環状スリーブは、自己潤滑性軸受であって、該環状スリーブを前記本体に接続するため、接着剤が充填された複数の溝が形成される環状内側表面を備えることを特徴とするスピンドル装置。
前記ブッシュは、環状内側表面を備え、該環状内側表面は、前記軸線に対して直角をなすとともに、前記コレットと整列する位置決め肩部を備え、前記弾性部材は、該位置決め肩部と、前記大径部との間に当接するように位置することを特徴とする請求項３に記載のスピンドル装置。
前記ブッシュは、さらに、後端と、該後端から外側に放射状に延設され、後面を備える位置決めディスクとを備え、
前記スピンドル装置は、さらに、前記位置決めディスクの後面に配置されるスラスト軸受を備えることを特徴とする請求項３に記載のスピンドル装置。
前記前方軸受、後方軸受及びスラスト軸受は、空気軸受であることを特徴とする請求項５に記載のスピンドル装置。
前記ハウジングユニットは、外側ハウジングと、該外側ハウジング内に固定されて配置される冷却ジャケットとを備え、前記モータ、及び前記前方軸受、後方軸受及びスラスト軸受は、前記スピンドルユニットと前記冷却ジャケットとの間に配置されることを特徴とする請求項６に記載のスピンドル装置。