JP5074235B2

JP5074235B2 - 主軸装置

Info

Publication number: JP5074235B2
Application number: JP2008048451A
Authority: JP
Inventors: 啓示三戸
Original assignee: Okuma Corp
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2008-02-28
Filing date: 2008-02-28
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2028-02-28
Also published as: JP2009202301A

Description

本発明は、工作機械等に設けられる主軸装置に関するものである。

従来周知の主軸装置としては、ハウジング内に主軸を回転可能に軸支し、主軸の先端部に工具ホルダをクランプ／アンクランプ可能なクランプ機構を内設するとともに、主軸の軸心に、皿バネで付勢される後方位置ではクランプ機構をクランプ動作させる一方、油圧ピストン等によって押し出される前方位置でクランプ機構をアンクランプ動作させるドローバーを設けてなるものがある（たとえば、特許文献１）。尚、このような主軸装置においては、ドローバーの後方（すなわちハウジングの固定側）に、上記ドローバーの前後移動に伴ってドローバーと接触／離隔する回転継手が配設されている。
また、上述したような主軸装置において、切削部等へ切削液を供給するための切削液回路をドローバーや回転継手の中心等に形成するとともに、工具ホルダが挿入される取付孔内へ圧縮空気を噴出させるためのエアブロー回路をドローバーの周囲等に形成してなるものも考案されている（たとえば、特許文献２）。そして、当該主軸装置においては、ドローバーの後端部と回転継手部との間に、切削液の切削液回路からの漏洩を防止するためのシール部が設けられている。

特開２００１−２７７０６２号公報特開２００１−３８５７２号公報

しかしながら、上記従来の主軸装置では、装着する工具の交換、すなわち工具ホルダのアンクランプ時に伴うドローバーの前進移動によって、ドローバーの後端部と回転継手とが離隔するため、シール部を設けてはいるものの、ドローバーの後端部と回転継手との間から切削液が漏れ出す事態が起こり得る。そのため、漏れ出した切削液がモータ動力線等を伝ってモータ内部へ浸入したり、主軸を軸支する軸受内部へ浸入したりして焼き付き等の不具合を引き起こす可能性がある。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みなされたものであって、たとえ切削液がドローバーの後端部等から漏れ出したとしても、当該切削液を主軸装置外部へ確実に排出可能で、焼き付き等の不具合を防止可能な主軸装置を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、ハウジング内で回転可能に軸支される主軸の先端部に、先端面の取付孔に挿入された工具ホルダをクランプ／アンクランプ可能なクランプ機構を内設し、前記主軸の軸心に、軸方向への前後移動によって前記クランプ機構をクランプ／アンクランプ動作させるドローバーを備える一方、前記ハウジング内部に、外部のエア供給手段からの圧縮空気を前記取付孔内に噴出させるエアブロー回路を形成するとともに、外部から供給される切削液を前記主軸の先端部まで導く切削液回路を形成し、当該切削液回路の一部として前記ドローバー内部に切削液流路を設けてなる主軸装置であって、前記エアブロー回路に分岐路を設け、当該分岐路を前記ドローバーの後端部が前後移動する空間内へ連通させるとともに、前記ハウジングに、前記空間と前記ハウジング外部とを連通させる切削液排出路を設け、前記ドローバーの前後移動に伴って前記切削液流路から前記空間内へ漏れ出した切削液を、前記分岐路を介して前記空間内へ送り込まれた圧縮空気により、前記切削液排出路を介して前記ハウジング外部へ排出可能としたことを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記切削液排出路内に、前記ハウジング外部からの異物進入を防止するための逆止弁を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、エアブロー回路に分岐路を設け、当該分岐路をドローバーの後端部が前後移動する空間内へ連通させるとともに、ハウジングに、空間とハウジング外部とを連通させる切削液排出路を設けており、ドローバーの前後移動に伴って切削液流路から空間内へ漏れ出した切削液を、分岐路を介して空間内へ送り込まれた圧縮空気により、切削液排出路を介してハウジング外部へ排出可能としている。したがって、漏れ出した切削液がモータ動力線等を伝ってモータ内部へ浸入したり、主軸を軸支する軸受内部へ浸入したりする事態を防止することができ、主軸装置の耐久性を向上することができる。
また、請求項２に記載の発明によれば、切削液排出路内に、ハウジング外部からの異物進入を防止するための逆止弁を設けているため、排出する切削液の逆流や外部からの水の浸入等を確実に防止することができる。

以下、本発明の一実施形態となる主軸装置について、図面をもとに詳細に説明する。

図１は、主軸装置１の軸方向断面を示した説明図であり、図２は、図１中のハウジング２の後部部分を拡大して示した説明図である。
主軸装置１は、マシニングセンタ等の工作機械に備えられるものであって、ハウジング２の中心に、サーボモータ３により回転する主軸４を軸受５、５・・によって軸支してなる。主軸４の先端（図１における左側）には、工具ホルダ３０を挿入可能な取付孔６が形成されているとともに、挿入された工具ホルダ３０をクランプ／アンクランプするためのクランプ機構としてのコレット７が内設されている。

また、主軸４の軸心には、コレット７をクランプ／アンクランプ動作させるためのドローバー８が、主軸４の軸方向へ前後移動可能に設置されている。該ドローバー８は、付勢手段となる皿バネ９、９・・によって常態では図１の中心線上側に示す後退位置に付勢されている。そして、この後退位置で、コレット７をクランプ動作させて工具ホルダ３０の後端を実線で示すように取付孔６内で引き込み保持する。一方、ドローバー８は、後述するピストン１０を介して前方へ押圧されると、図１の中心線下側に示す如く前進してコレット７をアンクランプ動作させ、二点鎖線で示すように工具ホルダ３０の取り外しを許容する。

さらに、上記ドローバー８の後方、すなわちハウジング２の後部には、ピストン１０が設けられている。ピストン１０は、円筒状に形成されており、ハウジング２内の後部に図示しない油圧機構によって前後移動可能に配置されている。そして、油圧機構により前進すると、ピストン１０の前端面の外周位置が、ドローバー８の後部に固着されたリング状のプレート８ａに当接し、ドローバー８を前方へ押圧するようになっている。また、ピストン１０の前部の内周面には、フランジ部２７が内方へ突設されている。当該フランジ部２７は、ドローバー８外周面の近傍まで突出しているとともに、ピストン１０の前端面よりも若干後方位置に設けられており、ピストン１０の前端面をプレート８ａに当接させた際、フランジ部２７前面とプレート８ａとの間及びフランジ部２７の内面とドローバー８の外周面との間に、フランジ部２７の後方の空間Ｓへ連通する隙間（分岐路）が形成されるようになっている。さらに、ピストン１０の内部（すなわち、空間Ｓ内）には、クランプ時においてドローバー８の後端部（プレート８ａよりも後方へ突出する部分）と当接し、又アンクランプ時においてドローバー８の後端部と離隔する回転継手２０が設置されている。尚、回転継手２０は、ハウジング２に設置されており、ピストン１０の前後移動に伴って前後移動することはない。

さらにまた、主軸装置１内には、切削液を、外部の図示しない切削液供給手段から主軸４内を通して切削部等へ供給するための切削液回路が形成されている。該切削液回路は、切削液供給手段に接続され、回転継手２０の中心に形成される第１切削液流路２１、２１と、ドローバー８の中心を通る第２切削液流路２２とからなる。そして、第２切削液流路２２の先端部が工具ホルダ３０の切削液流路２３と連通しており、第１及び第２切削液流路２１、２２を介して送られてきた切削液を切削部等へ供給可能としている。一方、ハウジング２後部には、空間Ｓとハウジング２外部とを連通する切削液排出路２４が形成されており、切削液回路（特に、第１切削液流路２１と第２切削液流路２２との繋ぎ目）から漏出した切削液をハウジング２外部へ排出可能としている。さらに、当該切削液排出路２４内には、周知の逆止弁２５が設けられており、ハウジング２外部からハウジング２内部（空間Ｓ）への流体等の浸入を防止している。尚、回転継手２０の前端面とドローバー８の後端面とはドローバー８の前後移動により接触／離隔するため、当該両端面にはシール部２６ａ、２６ｂが設けられており、ドローバー８の前後移動に伴う第１切削液流路２１と第２切削液流路２２との繋ぎ目からの切削液の漏出防止が図られている。また、２８は、切削液排出路２４と空間Ｓとを連通させる排出口である。

加えて、主軸装置１内には、外部の図示しないエア供給手段から供給された圧縮空気を、主軸４内を通して取付孔６内へ噴出させるためのエアブロー回路が形成されている。該エアブロー回路は、エア供給手段に接続され、ハウジング２の後端に形成される第１エア流路１１と、ピストン１０に形成される第２エア流路１２と、ドローバー８の後端面に固着されたリング状のプレート８ａに形成される第３エア流路１３、１３と、ドローバー８の後端部に形成される一対の第４エア流路１４、１４と、第４エア流路１４と連通しドローバー８及び皿バネ９を収容する軸心空間１５と、その軸心空間１５と連通して主軸４の前方部に形成され、取付孔６内に開口する第５エア流路１６とからなる。そして、工具ホルダ３０のアンクランプ時に前進したピストン１０がプレート８ａに当接すると、軸心空間１５を含む各流路１１〜１６が連通して取付孔６内へ圧縮空気が噴出されるようになっている。尚、第３エア流路１３のプレート８ａ側の開口は、ピストン１０の前端面に設けられた第２エア流路１２の開口からフランジ部２７の前方位置まで跨るように広く開設されており、第２エア流路１２から送られてきた圧縮空気の一部が、フランジ部２７前面とプレート８ａとの隙間（すなわち、空間Ｓ）へも送られるようにしている。

上記構成を有する主軸装置１では、工具ホルダ３０のクランプ時においてドローバー８は上述したように後退位置にあり、ドローバー８の後端面と回転継手２０の前端面とが当接し、第１切削液流路２１と第２切削液流路２２とが連通して切削液回路が形成された状態となる。そのため、加工する際には、切削液が、切削液回路及び工具ホルダ３０の切削液流路２３を介して切削部等へ供給されることになる。

また、上記状態から工具を交換する際には、上述したようにピストン１０が前進してドローバー８を前進させ、コレット７をアンクランプ動作させて工具ホルダ３０の保持を解除する。このとき、第１エア流路１１から第５エア流路１６まで連通したエアブロー回路によって圧縮空気が取付孔６内へ噴出され、取付孔６内の切粉や切削液等を外部へ排出して、工具ホルダ３０の取付面（取付孔６の内面）の清掃を行うことになる。さらに、エアブロー回路へ送り込まれた圧縮空気が第２エア流路から第３エア流路へ移る際、その一部がフランジ部２７前面とプレート８ａとの間及びフランジ部２７の内面とドローバー８の外周面との間の隙間を介して空間Ｓへ送り込まる。したがって、当該圧縮空気によって、ドローバー８の前進に伴い離隔したドローバー８の後端面と回転継手２０の前端面とから空間Ｓ内へ漏れ出した切削液は、切削液排出路２４を介してハウジング２外部へ排出される。

以上のような主軸装置１によれば、ドローバー８と回転継手２０とが当接／離隔する空間Ｓとハウジング２外部とを連通させた切削液排出路２４を設けるとともに、エアブロー回路へ送り込まれる圧縮空気の一部を当該空間Ｓへも送るように構成しているため、圧縮空気により、工具ホルダ３０のアンクランプ動作に伴ってハウジング２内部へ漏れ出す切削液を、切削液排出路２４を介してハウジング２外部へ排出することができる。したがって、漏れ出した切削液がモータ動力線等を伝ってモータ内部へ浸入したり、主軸を軸支する軸受内部へ浸入したりする事態を防止することができ、主軸装置１の耐久性を向上することができる。

また、切削液排出路２４内に逆止弁２５を設けているため、ハウジング２外部からの水等の進入を確実に防止することができる。
さらに、ピストン１０の前端面よりも若干後方位置にフランジ部２７を設けて、ピストン１０によるドローバー８の押圧時にフランジ部２７前面とプレート８ａとの間に隙間が形成されるようにするとともに、第３エア流路１３のプレート８ａ側の開口をフランジ部２７の前方位置まで広く開設することで、空間Ｓへ圧縮空気を送ることを可能としている。したがって、ピストン１０やプレート８ａ等に空間Ｓへ圧縮空気を送るための専用の排出エア流路を形成する必要がなく、低コストにて実現することができる。

なお、本発明の主軸装置に係る構成は、上記実施形態に記載の態様に何ら限定されるものではなく、エアブロー回路や切削液回路等の構成を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で必要に応じて適宜変更可能である。

たとえば、ピストンにフランジ部等を形成し隙間を分岐路とするのではなく、ドローバーやピストン内部に第２エア流路や第３エア流路から分岐する分岐路を形成することで、空間へ圧縮空気を送り込むようにしてもよい。また、切削液排出路のみならず、エアブロー回路内にも逆止弁を設け、取付孔側からのエアブロー回路内への異物進入を防止するように構成してもよい。

主軸装置１の軸方向断面を示した説明図で図１中のハウジング２の後部部分を拡大して示した説明図である。

符号の説明

１・・主軸装置、２・・ハウジング、３・・サーボモータ、４・・主軸、５・・軸受、６・・取付孔、７・・コレット、８・・ドローバー、９・・皿バネ、１０・・ピストン、１１・・第１エア流路、１２・・第２エア流路、１３・・第３エア流路、１４・・第４エア流路、１５・・軸心空間、１６・・第５エア流路、２０・・回転継手、２１・・第１切削液流路、２２・・第２切削液流路、２４・・切削液排出路、２５・・逆止弁、２６ａ、２６ｂ・・シール部、２７・・フランジ部、２８・・排出口。

Claims

ハウジング内で回転可能に軸支される主軸の先端部に、先端面の取付孔に挿入された工具ホルダをクランプ／アンクランプ可能なクランプ機構を内設し、前記主軸の軸心に、軸方向への前後移動によって前記クランプ機構をクランプ／アンクランプ動作させるドローバーを備える一方、前記ハウジング内部に、外部のエア供給手段からの圧縮空気を前記取付孔内に噴出させるエアブロー回路を形成するとともに、外部から供給される切削液を前記主軸の先端部まで導く切削液回路を形成し、当該切削液回路の一部として前記ドローバー内部に切削液流路を設けてなる主軸装置であって、
前記エアブロー回路に分岐路を設け、当該分岐路を前記ドローバーの後端部が前後移動する空間内へ連通させるとともに、前記ハウジングに、前記空間と前記ハウジング外部とを連通させる切削液排出路を設け、
前記ドローバーの前後移動に伴って前記切削液流路から前記空間内へ漏れ出した切削液を、前記分岐路を介して前記空間内へ送り込まれた圧縮空気により、前記切削液排出路を介して前記ハウジング外部へ排出可能としたことを特徴とする主軸装置。
前記切削液排出路内に、前記ハウジング外部からの異物進入を防止するための逆止弁を設けたことを特徴とする請求項１に記載の主軸装置。