JP5110083B2 - Spindle device - Google Patents
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Description
本発明は、スピンドル装置に関し、より詳細には、回転軸に形成された複数の流体供給路に、切削液や圧縮空気等の流体を供給するロータリジョイントを備えたスピンドル装置に関する。 The present invention relates to a spindle device, and more particularly to a spindle device including a rotary joint that supplies fluid such as cutting fluid and compressed air to a plurality of fluid supply paths formed on a rotating shaft.
従来、工作機械本体の工具主軸を支持するスピンドル装置では、工具主軸の高速回転に伴い、主軸内から軸受内輪に流体を供給するアンダーレース潤滑方式が知られている(例えば、特許文献1参照。)。特許文献1に記載のスピンドル装置200では、図10に示すように、回転軸101が複数の軸受203(203A,203B,203C,203D)によりハウジング202に対して回動自在に支持されている。回転軸201には、その前端部に工具ホルダ204を取り付けるためのテーパ孔201aが設けられ、更に、軸芯にテーパ孔201aに連通する軸方向孔201bが形成されている。この軸方向孔201bには、工具ホルダ204を脱着するためのドローバー205が収容されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a spindle device that supports a tool spindle of a machine tool body, an under-lace lubrication system that supplies fluid from the spindle to a bearing inner ring with high-speed rotation of the tool spindle is known (see, for example, Patent Document 1). ). In the
ドローバー205には、一端がテーパ孔201aに開口するエア供給孔206がドローバー205の軸方向に形成されている。また、回転軸201には、一端が軸受203(203A,203B,203C,203D)に向かって開口する潤滑油供給用孔207が軸方向および半径方向に形成されている。そして、回転軸201の反テーパ孔側の端部から圧縮空気および潤滑油を供給して、エア供給孔206および潤滑油供給用孔207を介してテーパ孔201aおよび軸受203にそれぞれ圧縮空気および潤滑油を供給する。
In the
また、他のスピンドル装置として、工具主軸のテーパ孔と工具ホルダのテーパ部との密着を確認するため、主軸内から流体を供給することが提案されている(例えば、特許文献2参照。)。特許文献2に記載のスピンドル装置300では、図11に示すように、回転軸301に流路302,303を形成すると共に、ドローバー304の軸心を通って軸方向に形成された流路305にパイプ306を挿通させて2重構造の流路を形成し、流路302,305を介して図示しない工具に冷却用クーラントを供給し、流路303及びパイプ306を介してテーパ孔301aと図示しない工具ホルダとの密着確認用空気を供給している。
Further, as another spindle device, it has been proposed to supply a fluid from within the main shaft in order to confirm the close contact between the taper hole of the tool main shaft and the taper portion of the tool holder (see, for example, Patent Document 2). In the
また、図12に拡大して示すように、回転軸301の後端部に接続されたロータリジョイント311を備える。ロータリジョイント311は、クーラント供給口314及び密着確認用エア供給口315を有するハウジング313と、転がり軸受316によってハウジング313内に回動自在に支持された回転部317とを備える。
Further, as shown in an enlarged view in FIG. 12, a
回転部317には、クーラント供給口314に連通するクーラント用通路318と、密着確認用エア供給口315に連通するエア用通路319が軸方向に形成されている。回転部317の前端部は、ボルト320によって回転軸312の後端部に固定されている。これにより、回転部317のクーラント用通路318及びエア用通路319は、それぞれ回転軸312に設けられた軸方向孔321及び322と連通し、クーラント供給口314から供給されるクーラントが軸方向孔321を介して工具に供給され、密着確認用エア供給口315から供給される密着確認用エアが軸方向孔322を介して回転軸301のテーパ孔に供給される。
ところで、特許文献1及び特許文献2に記載のスピンドル装置200,300では、いずれも、回転軸201,301およびドローバー205,304に、小径且つ長い貫通孔を軸方向に形成してクーラントや圧縮空気の供給流路としているので、流路の加工が困難であり、製作に多くの時間と費用を要する問題があった。また、特許文献2に記載のスピンドル装置300は、ドローバー304の軸方向に形成された流路305にパイプ306を挿通させて2重構造の供給流路となっているので、流路305の加工の困難さに加えて、構造が複雑となる問題があった。
By the way, in both the
また、ロータリジョイント311の回転部317は、旋盤加工等によって成形された一体部品であり、ボルト320で回転軸301に固定されているので、回転部317に設けられたクーラント用通路318及びエア用通路319と、回転軸301に形成された軸方向孔321及び322とをそれぞれ連通させて、換言すれば、回転軸301と回転部317との位相を合わせて固定しなければならず、組付けに工数を要する問題があった。また、回転部317が一体部品として成形されているので、例えば、回転軸301との接合部や通路318、319の出口付近など、回転部317の前端部だけに不具合があっても、ロータリジョイント311を分解して回転部317全体を交換する必要があり、メンテナンス上、改善の余地があった。
In addition, the
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、回転軸に設けられた複数の流体供給路に、切削液や圧縮空気等の複数の流体を供給することができ、メンテナンス性に優れ、且つ容易に組付けることができるロータリジョイントを備えたスピンドル装置を提供することにある。また、他の目的は、回転軸を流体が通過する流路が容易に、且つ低コストで加工でき、更にビルトインモータのロータ組付けを容易にしたスピンドル装置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 to supply a plurality of fluids such as cutting fluid and compressed air to a plurality of fluid supply paths provided on a rotating shaft, An object of the present invention is to provide a spindle apparatus having a rotary joint that is excellent in maintainability and can be easily assembled. Another object of the present invention is to provide a spindle device in which a flow path through which a fluid passes through a rotating shaft can be easily processed at low cost, and a built-in motor rotor can be easily assembled.
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
(1) ハウジングと、
該ハウジング内で、該ハウジングに対して相対回転可能に配置され、一端で工具をクランプ可能な回転軸と、
前記回転軸を前記ハウジングに回転自在に支持する軸受部と、
該回転軸の他端側に配置され、前記回転軸に形成された複数の流体供給路に流体を供給するロータリジョイントと、
を備えるスピンドル装置であって、
前記ロータリジョイントは、前記回転軸の複数の流体供給路とそれぞれ連通する複数の流体供給孔を有する回転部を備え、
前記回転部は、前記ロータリジョイントのハウジングに支持される回転基部と、該回転基部に着脱可能にボルト締結され、前記回転軸と連結される回転連結部と、を有し、前記回転基部と前記回転連結部とは、前記ボルト締結を解除して軸方向に分離することが可能であり、
前記回転連結部には、前記回転軸の端部周面と係合可能な非円形部が形成されており、前記端部周面と前記非円形部とが係合して前記回転部が前記回転軸と一体回転することを特徴とするスピンドル装置。
(2) 前記回転連結部は、その軸方向中心に形成された第1中心孔と、該第1中心孔と工具側で連続し、該第1中心孔より大径の第2中心孔と、前記第1中心孔の周囲で、前記第1中心孔と平行に軸方向に延び、第2中心孔に開口する軸方向貫通孔と、を備えることを特徴とする(1)に記載のスピンドル装置。
(3) 前記非円形部は、前記第1中心孔に形成されることを特徴とする(2)に記載のスピンドル装置。
(4) 前記ハウジングは、ステータが取り付けられる中間ハウジングと、前記中間ハウジングに着脱自在に締結される前側ハウジングと、を備え、
前記回転軸は、前記ステータと対向配置されるロータを有し、
前記軸受部は、前記ロータに対して工具側で前記回転軸を支持する第1軸受部と、前記ロータに対して反工具側で前記回転軸を支持する第2軸受部と、を有し、
前記ハウジング内には、前記第2軸受部の軸受の外輪が内嵌され、外径が前記ステータの内径より小さい軸受スリーブが設けられており、
前記前側ハウジング、前記回転軸、前記ロータ、前記第1軸受部、前記第2軸受部、及び、前記他の軸受スリーブを有する半組立体は、前記前側ハウジングと前記中間ハウジングとの締結を解除することで、前記中間ハウジングから前記工具側に一体に抜き取り可能であることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載のスピンドル装置。
The above object of the present invention can be achieved by the following constitution.
(1) a housing;
A rotating shaft disposed in the housing so as to be rotatable relative to the housing and capable of clamping the tool at one end;
A bearing portion that rotatably supports the rotating shaft on the housing;
A rotary joint that is disposed on the other end of the rotating shaft and supplies fluid to a plurality of fluid supply paths formed on the rotating shaft;
A spindle device comprising:
The rotary joint includes a rotating part having a plurality of fluid supply holes respectively communicating with a plurality of fluid supply paths of the rotating shaft,
The rotating part includes a rotating base supported by the housing of the rotary joint, and a rotating connecting part that is detachably bolted to the rotating base and connected to the rotating shaft, and the rotating base and the The rotation connecting part can be separated in the axial direction by releasing the bolt fastening,
The rotation connecting portion is formed with a non-circular portion that is engageable with an end peripheral surface of the rotating shaft, and the end peripheral surface is engaged with the non-circular portion so that the rotating portion is A spindle device that rotates integrally with a rotating shaft .
( 2 ) The rotary connecting portion includes a first center hole formed at an axial center thereof, a second center hole that is continuous with the first center hole on the tool side, and has a larger diameter than the first center hole; The spindle apparatus according to (1) , further comprising: an axial through-hole extending in the axial direction around the first central hole in parallel with the first central hole and opening in the second central hole. .
( 3 ) The spindle device according to ( 2 ), wherein the non-circular portion is formed in the first center hole.
( 4 ) The housing includes an intermediate housing to which a stator is attached, and a front housing detachably fastened to the intermediate housing.
The rotating shaft has a rotor arranged to face the stator,
The bearing portion includes a first bearing portion that supports the rotating shaft on the tool side with respect to the rotor, and a second bearing portion that supports the rotating shaft on the counter tool side with respect to the rotor,
In the housing, an outer ring of a bearing of the second bearing portion is fitted, and a bearing sleeve having an outer diameter smaller than the inner diameter of the stator is provided.
The subassembly having the front housing, the rotating shaft, the rotor, the first bearing portion, the second bearing portion, and the other bearing sleeve releases the fastening between the front housing and the intermediate housing. Thus, the spindle device according to any one of (1) to ( 3 ), wherein the spindle device can be integrally extracted from the intermediate housing to the tool side.
本発明のスピンドル装置によれば、ロータリジョイントに形成された複数の流体供給孔を、回転軸の複数の流体供給路とそれぞれ連通させて、該複数の流体供給路に流体を供給する。ロータリジョイントは、軸方向に分離可能である回転部を備えるので、回転軸と接続されるロータリジョイントの回転部に不具合が生じたとき、ロータリジョイントを分解して回転部全体を交換することなく、回転部の一部を取り外して交換するなどして、容易にメンテナンスすることができる。また、複数の流体供給孔を有する回転部を分離して製作可能であるので、複数の流体供給孔を容易に加工することができる。 According to the spindle device of the present invention, the plurality of fluid supply holes formed in the rotary joint are respectively communicated with the plurality of fluid supply paths of the rotating shaft to supply fluid to the plurality of fluid supply paths. Since the rotary joint includes a rotating portion that can be separated in the axial direction, when a failure occurs in the rotating portion of the rotary joint connected to the rotating shaft, the rotary joint is not disassembled and the entire rotating portion is replaced. Maintenance can be easily performed by removing and replacing a part of the rotating part. Further, since the rotating part having a plurality of fluid supply holes can be manufactured separately, the plurality of fluid supply holes can be easily processed.
10,100,160 スピンドル装置
11,111 ハウジング
12,112 回転軸
13,113 第1軸受部(軸受部)
14,114 第2軸受部(軸受部)
15,115 ロータスリーブ
21 ロータリジョイント
29 回転基部
30 ドローバー
30d 小径孔(第1の流体供給路)
30e 孔(第2の流体供給路)
40,140 流路(第2の流体供給路)
44 回転連結部
45 第2中心孔(第2の流体供給孔)
46 第1中心孔(第1の流体供給孔)
46a 非円形部
47 軸方向貫通孔(第2の流体供給孔)
50 締結機構
51 テーパリング
51b テーパ面
52 挟着リング
61 モータ
63 ロータ10, 100, 160
14,114 Second bearing part (bearing part)
15, 115
30e hole (second fluid supply path)
40,140 flow path (second fluid supply path)
44 Rotating connecting
46 1st center hole (1st fluid supply hole)
50 fastening mechanism 51
以下、本発明に係るスピンドル装置の各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of a spindle device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は本発明の第1実施形態であるスピンドル装置の縦断面図、図2は図1におけるロータリジョイントの拡大図、図3は図1における円Aで囲まれた部分の拡大図である。である。なお、図1中、上側半分は工具アンクランプ状態を示し、下側半分は工具クランプ状態を示す。(First embodiment)
1 is a longitudinal sectional view of a spindle device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged view of a rotary joint in FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged view of a portion surrounded by a circle A in FIG. It is. In FIG. 1, the upper half shows a tool unclamped state, and the lower half shows a tool clamped state.
図1に示すように、スピンドル装置10は、ハウジング11と、ハウジング11内で、ハウジング11に対して相対回転可能に配置される回転軸12と、ハウジング11と回転軸12との間に配置されるモータ61と、モータ61のロータ63に対して工具側(一端側)で回転軸12を回転自在に支持する第1軸受部13と、ロータ63に対して反工具側(他端側)で回転軸12を回転自在に支持する第2軸受部14と、第1軸受部13と第2軸受部14間で、回転軸12に着脱可能に外嵌されるロータスリーブ15と、回転軸12の反工具側の端部に配設され、油圧により回転軸12にアンクランプ力を付与する油圧アンクランプ機構部32と、回転軸12に流体を供給するロータリジョイント21と、を備える。
As shown in FIG. 1, the
ハウジング11は、工作機械本体に取り付けられ、第1軸受部13を介して回転軸12の前部を回動自在に支持する前側ハウジング11aと、第2軸受部14を介して回転軸12の後部を回動自在に支持する後側ハウジング11cと、前側ハウジング11aおよび後側ハウジング11cの間に配置された中間ハウジング11bとを備える。後側ハウジング11cには、後側ハウジング11cに対して軸方向に摺動自在な軸受スリーブ70が内嵌されている。また、前側ハウジング11aの前端には、前蓋16及びフロントカバー17が設けられる。
The
ハウジング11の中間ハウジング11bと、回転軸12の軸方向中間部12aとの間には、モータ61が内蔵されている。モータ61のステータ62は、中間ハウジング11bに内嵌・固定される。また、ステータ62と対向配置される、モータ61のロータ63は、ロータスリーブ15に焼き嵌めによって外嵌固定されている。ロータスリーブ15は、その両端部が後述する締結機構50によって回転軸12の軸方向中間部12aに外嵌・固定される。
A
第1軸受部13及び第2軸受部14は、複数(第1軸受部13は4個、第2軸受部14は2個)のアンギュラ玉軸受26を備える。アンギュラ玉軸受26は、ハウジング11の前側ハウジング11a及び軸受スリーブ70に内嵌される外輪22、回転軸12に外嵌される内輪23、及び外輪22及び内輪23間に配置される転動体である玉24をそれぞれ備え、複数の間座25によって軸方向に規制されている。なお、第1軸受部13及び第2軸受部14としては、アンギュラ玉軸受を使用しているが、種々の軸受を任意に組み合わせて使用することができる。
The
回転軸12の軸心を通って形成された軸方向孔27には、回転軸12に対して軸方向に相対移動可能に装着されるドローバー30と、ドローバー30が工具ホルダ18を軸方向内方に引き込むように、ドローバー30に外装され、軸方向において回転軸12とドローバー30の大径部30aとの間に圧縮可能に配置されるばね31と、が配置される。なお、ばね31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
ドローバー30の先端には、工具ホルダ18をクランプするコレット部20が形成されており、この工具ホルダ18は、クランプ状態で、回転軸12の軸方向前部に設けられたテーパ孔19と嵌合する。また、ドローバー30の後端には、アンクランプする際にドローバー30を工具ホルダ18側に押し出すための油圧アンクランプ機構部32が配設されている。
A
油圧アンクランプ機構部32は、図2も参照して、第1圧力油供給口33Aと第2圧力油供給口33Bを備えるシリンダ34と、該シリンダ34内で移動可能に嵌合するピストン35とを備える。図示しない油圧ポンプから供給される圧力油を第1圧力油供給口33Aからシリンダ34に供給すると、ピストン35が図中左方向に移動してドローバー30を工具ホルダ18側に押し出して、アンクランプ状態とする。また、第2圧力油供給口33Bに圧力油を供給すると、ピストン35が右方向に移動して、ドローバー30が工具ホルダ18をクランプする。
2, the
また、回転軸12の前部および後部には、その軸方向前端および後端から軸方向中心に向かって形成される軸方向孔41A,41Bと、回転軸12の外周面と各軸方向孔41A,41Bとを連通させる径方向孔42A,42Bとが形成されている。更に、回転軸12の軸方向中間部12aの外周面には、該外周面において径方向孔42A,42B同士を連通させるように溝部43が軸方向に形成されている。更に、回転軸12の前部には、前端から軸方向中心に向かって形成される軸方向孔41Cと、ドローバー30の軸方向孔30dと軸方向孔41Cとを連通させる径方向孔42Cが、軸方向孔41A及び径方向孔42Aと異なる位相に形成されている。
Further, the front and rear portions of the
ロータスリーブ15は、回転軸12に形成された溝部43を覆うように回転軸12に外嵌・固定されている。図3に示すように、ロータスリーブ15の両端部外周面には、締結機構50が配設されて、ロータスリーブ15を回転軸12の外周面に締め付け、固定する。締結機構50としては、テーパリング51と、一対の挟着リング52とを有する、ドイツ国のリングフェダー社の製造するシュパンリング(商品名)が知られている。テーパリング51は、内周面51aの内径がロータスリーブ15の外径と同じ寸法を有し、外周面には、傾斜方向が互いに異なる一対のテーパ面51bが設けられて、略山形に形成されている。一対の挟着リング52は、テーパリング51のテーパ面51bと同じ角度のテーパ内周面52aを有し、テーパリング51のテーパ面51bと係合している。一対の挟着リング52は、ボルト53によって締結されており、該ボルト53によって軸線方向に加圧・押圧される。
The
このような締結機構50は、回転軸12に形成された溝部43を覆うようにしてロータスリーブ15を回転軸12に外嵌させた後、ボルト53をねじ込んで一対のテーパリング51を軸方向に相対移動(接近)させる。これにより、テーパ面51bの作用によって半径方向締付け力(縮径力)を発生させてロータスリーブ15を締め付ける。これにより、ロータスリーブ15の内周面が縮径して回転軸12の外周面に密着、固定されると共に、回転軸12の外周面とロータスリーブ15の内周面との間を封止する。
In such a
したがって、回転軸12の溝部43とロータスリーブ15の内周面との間に形成される空間内を流体が通過し、回転軸12を流体が通過する流路(第2の流体供給路)40は、この溝部43とロータスリーブ15の内周面との間の空間、及び、軸方向孔41A,41B,径方向孔42A,42Bで構成される。尚、ロータスリーブ15と回転軸12との間で、溝部43の軸方向外側にはOリング54が配置されており、両者間の隙間をシールしている。また、回転軸12の軸方向中間部12aは、溝部43を形成する代わりに、図4に示すように、その外周面全体をロータスリーブ15の内周面より小径として、回転軸12とロータスリーブ15との間に円周方向に連続する環状空間Sを構成してもよい。さらに、溝部43や環状空間Sは、ロータスリーブ15の内周面を加工することで構成してもよい。
Therefore, the fluid passes through the space formed between the
回転軸12のロータ63より反工具側には、第2軸受部14、第2軸受部14と嵌合する軸受スリーブ70、速度センサ71を構成する被検出部72、この被検出部72と共に第2軸受部14の軸受26の内輪23を固定するナット73等が取り付けられており、いずれもステータ63の内径より小さく設定されている。
On the side opposite to the tool from the
前側ハウジング11aは、図示しないボルトによって中間ハウジング11bに着脱自在に締結されており、このボルトの締結を解除することで、第1軸受部13が組み込まれた前側ハウジング11a、ドローバー30が組み込まれた回転軸12、ロータ63、第2軸受部14、軸受スリーブ70等からなる半組立体Uは、中間ハウジング9から一体に抜き取ることができる。
The
また、図2に示すように、油圧アンクランプ機構部32の後端には、ロータリジョイント21がシリンダ34の内周面36とインロー嵌合によって連結されている。ロータリジョイント21は、第2の流体であるエアが供給される着座エア供給口38、及び第1の流体であるクーラントが供給されるクーラント供給口39等の複数の供給口が設けられ、図示しない流体供給源から流体(エア、クーラント)が供給される。
As shown in FIG. 2, the rotary joint 21 is connected to the inner
ロータリジョイント21は、ボルト37によってロータリジョイント21の回転基部29に固定される回転連結部44を備える。回転基部29は、図示しない転がり軸受によってロータリジョイント21のハウジングに回転自在に支持されている。回転連結部44は、ボルト37を外すことで、ロータリジョイント21のハウジングに組み込まれている回転基部29から容易に分離可能で、油圧アンクランプ機構部32のピストン35の中心孔内に挿入されている。なお、回転基部29と回転連結部44が回転部を構成する。
The rotary joint 21 includes a
回転基部29は、クーラント供給口39からのクーラントが供給されるクーラント孔81と、着座エア供給口38からのエアが供給されるエア孔82と、を備え、クーラント孔81は、工具側に延びる突出部83に開口している。
The
また、回転連結部44は、その軸方向中心に形成され、回転基部29の突出部83が挿入される第1中心孔46と、第1中心孔46と工具側で連続し、第1中心孔46より大径の第2中心孔45と、第1中心孔46の周囲で、第1中心孔46と平行に軸方向に延び、第2中心孔45に開口する軸方向貫通孔47と、を備える。
The
クーラント孔81は、第1中心孔46を介して、回転軸12の第1の流体供給路84を構成するドローバー30の軸心に形成された小径孔30dに接続される。エア孔82は、軸方向貫通孔47及び第2中心孔45を介して、ドローバー30の小径孔30dの周囲に形成された孔30eに接続される。この孔30eは、前述した流路40と共に、回転軸12の第2の流体供給路85を構成する。また、クーラント孔81と第1中心孔46は、ロータリジョイント21の第1の流体供給孔を構成し、エア孔82と、軸方向貫通孔47、第2中心孔45は、ロータリジョイント21の第2の流体供給孔を構成する。
The
第1中心孔46には、6角形や8角形等の非円形部46aが部分的に形成されており、ドローバー30の後端部に形成された、略同一形状の外周面を有する非円形軸部30cと軸方向に移動自在に嵌合する。これにより、モータ61によって駆動される回転軸12の回転は、互いに嵌合する非円形軸部30cと非円形部46aとの嵌合を介して回転連結部44及び回転基部29を回転させる。
The
第1中心孔46の非円形部46aより工具側部分は、円筒形状に形成されており、ドローバー30の小径側筒部30fと軸方向に移動自在に嵌合し、第2中心孔45は、ドローバー30の小径側筒部30fより工具側に形成された大径側筒部30bと軸方向に移動自在に嵌合する。また、この第1中心孔46と小径側筒部30fとの間、及び、第2中心孔45と大径側筒部30bとの間には、OリングやUパッキン等のシール部材48、49が配設されている。
The tool side part from the
したがって、回転連結部44に段付き孔(第1中心孔46及び第2中心孔45)を形成すると共に、ドローバー30を段付き軸とし、互いに嵌合させることによって、ロータリジョイント21の複数の流体供給孔と、回転軸12の複数の流体供給路84,85とを同時に連通させて連結することができる。
Therefore, a plurality of fluids of the rotary joint 21 are formed by forming stepped holes (the
これにより、複数の流体は、それぞれ独立した流路を通って供給される。尚、シール部材48、49は、OリングやUパッキンに限定されず、また、材料もフッ素ゴム、アクリルゴム、ニトリルゴム等、適宜の材料が使用可能である。
Thus, the plurality of fluids are supplied through the independent flow paths. The
これにより、ロータリジョイント21のクーラント供給口39から供給されたクーラント液は、回転基部29のクーラント孔81、回転連結部44の第1中心孔46、第1の流体供給路84を構成する、ドローバー30の軸心を通る小径孔30dを通って工具ホルダ18に供給され、工具に噴出する。
Thereby, the coolant liquid supplied from the
また、ロータリジョイント21の着座エア供給口38から供給されるエアは、回転基部29のエア孔82、回転連結部44の軸方向貫通孔47及び第2中心孔45、第2の流体供給路を構成する、ドローバー30の孔30e、流路40(軸方向孔41B、径方向孔42B、溝部43とロータスリーブ15の内周面との間に形成される空間、径方向孔42A,軸方向孔41A)の順に通過し、スピンドル装置10の前端部に設けられた着座検出ノズル28に供給されて、その圧力変化にて工具の着座が正常に行われたことを検出する。
Further, the air supplied from the seating air supply port 38 of the rotary joint 21 passes through the
尚、流体は、クーラント液やエアに限定されることはなく、軸方向孔41A、41Bからそれぞれの第1軸受部13、第2軸受部14に連通する径方向孔(図示せず)を設け、ロータリジョイント21を介して潤滑油を供給して第1軸受部13、第2軸受部14を潤滑することもできる。また、図5に示すように、軸方向孔41A,41B、径方向孔42A,42B、及び溝部43を複数組、回転軸12の円周方向に離間させて並行に設けた複数の流路40,40´によって、種類の異なる流体(例えば、切削液、圧縮空気、潤滑油)を同時に異なる部位に供給することができる。この場合、隣接する流路40間に形成される流路40´は、ドローバー30の小径孔30dと流路40´の径方向孔42Bとを連通することで構成される。
The fluid is not limited to coolant liquid or air, and radial holes (not shown) that communicate with the
従って、本実施形態のスピンドル装置10によれば、ロータリジョイント21のハウジングに回転自在に支持される回転基部29から、軸方向に分離可能な回転連結部44によって、ロータリジョイント21に形成された第1及び第2の流体供給孔と、回転軸12に形成された第1及び第2の流体供給路84,85とを、それぞれ連通させて流体を供給するようにしたので、ロータリジョイント21の回転部に不具合が生じるなどの際に、ロータリジョイント21を分解して回転部全体を交換することなく、回転連結部44だけを取り外して容易にメンテナンスすることができる。また、回転連結部44を製作する際、回転連結部44を個別に製作することができるので、複数の孔45,46,47を容易に加工することができる。
Therefore, according to the
また、本実施形態のスピンドル装置10によれば、ロータリジョイント21のハウジングは、取り付けボルト90を外すことにより回転連結部44はドローバー30より軸方向に分離し、ロータリジョイント21全体を油圧アンクランプ機構部32から分離可能でロータリジョイントのみ故障した場合、メンテナンスが非常に容易となっている。
Moreover, according to the
また、回転連結部44の第1中心孔46に形成した非円形部46aに、ドローバー30の非円形軸部30cを挿入して係合させることにより、容易に回転軸12の複数の流体供給路84,85とロータリジョイント21の複数の流体供給孔とを連通させ、且つ一体回転可能に連結することができる。
Further, by inserting and engaging the non-circular shaft portion 30c of the
また、回転部が、ロータリジョイント21のハウジングに支持される回転基部29と、回転軸12と連結される回転連結部44とを備え、回転連結部44が回転基部29に着脱可能にボルト締結されるようにすれば、回転連結部44を容易に回転基部29から取り外すことができ、メンテナンス性が大幅に向上する。更に、回転連結部44に非円形部46aを形成し、非円形部46aにドローバー30を挿入して端部周面と係合させ、回転連結部44とドローバー30とが一体回転可能に連結されるので、ドローバー30の非円形軸部30cを回転連結部44の非円形部46aに挿入して、回転連結部44と回転軸12との位相合わせが容易に行われる。
The rotating part includes a rotating
また、回転連結部44は、その軸方向中心に形成された第1中心孔46と、第1中心孔46と工具側で連続し、第1中心孔46より大径の第2中心孔45と、第1中心孔46の周囲で、第1中心孔46と平行に軸方向に延び、第2中心孔45に開口する軸方向貫通孔47と、を備える。これにより、回転軸12の複数の流体供給路84,85と、回転連結部44を備えたロータリジョイント21の複数の流体供給孔とを容易に連通させることができ、回転連結部44を介して、複数の流体が独立して供給される。
The
さらに、非円形部46aは、第1中心孔46に形成されるので、回転連結部44の軸方向長さを長くすることなく、回転連結部44とドローバー30とを一体回転を可能とする。
Furthermore, since the
また、本実施形態のスピンドル装置10によれば、第1軸受部13、及び第2軸受部14間で、回転軸12に外嵌されるロータスリーブ15を有し、回転軸12を流体が通過する流路40が、互いに嵌合する回転軸12の外周面とロータスリーブ15の内周面との間に設けられる空間を含むので、加工が困難な小径且つ長い貫通孔の加工が不要となり、回転軸12を流体が通過する流路40が容易、且つ低コストで加工でき、簡単な構成の流路40を持った安価なものとなる。また、モータビルトインタイプのロータ63が外嵌されたロータスリーブ15を用いて流路40を構成するので、部品点数を増加することなく、モータ61を外嵌することで軸方向に長くなる回転軸12の流路40を容易、且つ低コストで加工することができる。
Further, according to the
また、回転軸12を流体が通過する流路40の一部である空間が、互いに嵌合する回転軸12の外周面とロータスリーブ15の内周面とからなり、更に、ロータスリーブ15は締結機構50によって回転軸12に着脱自在に固定されるので、回転軸12に対してロータ63をロータスリーブ15と共に容易に着脱することができ、メンテナンス性が大幅に向上する。
In addition, a space that is a part of the
また、ロータ63を焼き嵌めによってロータスリーブ15に外嵌・固定すれば、確実に固定することができ、またロータ63とロータスリーブ15とを実質的に1部品として容易に取り扱うことができる。
Further, if the
更に、ロータスリーブ15の周囲に、外周面に一対のテーパ面51bを有するテーパリング51と、テーパリング51の各テーパ面51bとそれぞれ係合する一対の挟着リング52と、を有する締結機構50を配置し、一対の挟着リング52を軸線方向に押圧したときに発生する縮径力によってロータスリーブ15を締め付け、回転軸12の外周面とロータスリーブ15の内周面との間を封止して固定するようにすれば、回転軸12に対してロータスリーブ15を容易に着脱することができる。これにより、回転軸12の外周面とロータスリーブ15の内周面との間に形成される空間(流路)に異物が侵入するなど、メンテナンスが必要となった場合、ロータスリーブ15を容易に回転軸から着脱してメンテナンスすることができる。
Further, a
(第2実施形態)
図6は本発明の第2実施形態であるスピンドル装置の縦断面図である。図6に示すように、スピンドル装置100は、ハウジング111と、ハウジング111内で、ハウジング111に対して相対回転可能に配置される回転軸112と、ハウジング111と回転軸112との間に配置される工具側の複数(本実施形態では、2つ)の第1軸受部113及び反工具側の複数(本実施形態では、2つ)の第2軸受部114と、第1及び第2軸受部113、114間で、回転軸112の軸方向中間部112aに外嵌されるスリーブ115とを備える。(Second Embodiment)
FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a spindle device according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, the
ハウジング111は、工作機械本体に取り付けられ、第1軸受部113を介して回転軸112の前部を回動自在に支持する前側ハウジング111aと、第2軸受部114を介して回転軸112の後部を回動自在に支持する後側ハウジング111cと、前側ハウジング111aおよび後側ハウジング111cの間に配置された中間ハウジング111bとを備える。また、前側ハウジング111aの前端には、前蓋116及びフロントカバー117が設けられる。
The
回転軸112は、その軸方向前部及び後部に軸方向中間部112aより小径の小径軸部112b、112cを有し、小径軸部112bには工具ホルダ118を取り付けるためのテーパ孔119が設けられる。また、小径軸部112cには、回転軸112を駆動するため、ベルト151が懸架されるプーリ152が外嵌固定されており、さらに、小径軸部112cの後端には、図示しないボルト等によって固定される円盤部材120を介してロータリジョイント121が連結されている。
The
各軸受部113,114は、ハウジング111の前側ハウジング111a及び後側ハウジング111cに内嵌される外輪122、回転軸112の小径軸部112b、112cに外嵌される内輪123、及び外輪122及び内輪123間に配置される転動体である玉124をそれぞれ備え、複数の間座125及びナット126によって軸方向に規制されている。なお、軸受部113,114としては、アンギュラ玉軸受を使用しているが、種々の軸受を任意に組み合わせて使用することができる。
Each of the bearing
回転軸112の内部には、回転軸112に軸方向に相対移動可能に装着されるドローバー130と、ドローバー130が工具ホルダ118を軸方向内方に引き込むように、ドローバー130に外装され、軸方向において回転軸112とドローバー130の大径部130aとの間に圧縮可能に配置されるばね131と、が配置される。なお、ばね131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。
Inside the
ドローバー130の先端には、ボール132を保持して工具ホルダ118のプルスタッド118aをクランプするコレット部133が形成されている。また、ドローバー130の後端には、アンクランプバー153が小径軸部112cに形成された開口154から突出して固定されており、工具ホルダ118を交換する際に、アンクランプバー153を軸方向前方にスライド移動させて、ドローバー130を工具ホルダ118側に押し出し、ボール132をテーパ孔119の後方に位置するクランプ凹部112eに移動させる。
A
また、回転軸112の前部および後部には、その軸方向前端および後端から軸方向中心に向かって形成される軸方向孔141A,141Bと、回転軸112の外周面と各軸方向孔141A,141Bとを連通させる径方向孔142A,142Bとが形成されている。更に、回転軸112の軸方向中間部112aの外周面には、該外周面において径方向孔142A,142B同士を連通させるように溝部143が軸方向に形成されている。
Further, the front and rear portions of the
スリーブ115は、回転軸112に形成された溝部143を覆うように回転軸112に外嵌されており、回転軸112の軸方向中間部112aの外周面に形成された環状凸部112fと当接することで軸方向に位置決めされる。また、スリーブ114と回転軸112との間で、溝部143の軸方向外側には、Oリング144が配置されている。これにより、回転軸112を流体が通過する流路140は、軸方向孔141A,141B,径方向孔142A,42B,及び、溝部143とスリーブ115の内周面との間に形成される空間とで構成される。
The
さらに、回転軸112の後端に固定された円盤部材120には、中心に設けられた中心孔145から複数に分岐する流体分配孔146が形成され、中心孔145は、ロータリジョイント121に形成された流体供給口147と連通する。
Further, the
これにより、ロータリジョイント121の流体供給口147、円盤部材120の中心孔145、流体分配孔146を通って供給される切削液が、流路140である軸方向孔141B、径方向孔142B、溝部143、径方向孔142A、軸方向孔141Aの順に通過し、工具ホルダ118に設けられた切削液流路118bを介して工具150に噴出する。
Thereby, the cutting fluid supplied through the
尚、流体、および流体が供給される所定の部位は、切削液および切削液流路118bに限定されることはなく、軸方向孔141A、141Bからそれぞれの軸受部113,114に連通する径方向孔(図示せず)を設け、ロータリジョイント121及び円盤部材120を介して潤滑油を供給して軸受部113,114を潤滑することもできる。更にまた、軸方向孔141Aからテーパ孔119に連通する流路(図示せず)を設けて、ロータリジョイント121及び円盤部材120から圧縮空気を供給してテーパ孔119を清掃するようにしてもよい。
The fluid and the predetermined portion to which the fluid is supplied are not limited to the cutting fluid and the cutting
更に、軸方向孔141A,141B、径方向孔142A,142B、及び溝部143とを複数組、回転軸112の円周方向に離間させて設けた複数の流路140によって、種類の異なる流体(例えば、切削液、圧縮空気、潤滑油)を同時に異なる部位に供給することができる。
Furthermore, a plurality of sets of
本実施形態のスピンドル装置100によれば、第1及び第2軸受部113,114間で、回転軸112に外嵌されるスリーブ115を有し、回転軸112を流体が通過する流路140が、互いに嵌合する回転軸112の外周面とスリーブ115の内周面との間に設けられる空間を含むので、加工が困難な小径且つ長い貫通孔の加工が不要となり、回転軸112を流体が通過する流路140が容易、且つ低コストで加工でき、簡単な構成の流路を持った安価なものとなる。
According to the
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態に係るスピンドル装置について図7に基づいて説明する。なお、第2実施形態と同一部分については同一符号を付して説明を省略或いは簡略化する。(Third embodiment)
Next, a spindle device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Note that the same parts as those of the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified.
本実施形態のスピンドル装置160は、モータビルトイン式のものであり、第1実施形態と同様、ハウジング111と、ハウジング111内で、ハウジング111に対して相対回転可能に配置される回転軸112と、ハウジング111と回転軸112との間に配置される工具側の複数(本実施形態では、4つ)の第1軸受部113及び反工具側の複数(本実施形態では、2つ)の第2軸受部114と、複数の軸受部113,114間で、回転軸112の軸方向中間部112aに外嵌されるスリーブ115´とを備える。
The
本実施形態のハウジング111の中間ハウジング111bと、回転軸112の軸方向中間部112aとの間には、モータ161が内蔵されており、モータ161のステータ162は中間ハウジング111bに固定される。また、モータ161のロータ163は、スリーブ115´に焼嵌めによって外嵌固定されており、即ち、スリーブ115´はロータスリーブを構成する。
A
なお、このロータスリーブ115´も第2実施形態と同様に、回転軸112に形成された溝部143と共に空間を構成し、回転軸112を流体が通過する流路40の一部をなす。
As in the second embodiment, the
また、本実施形態では、ドローバー130とロータリジョイント121とが互いに結合されており、ロータリジョイント121から送られた流体は、ドローバー130の軸中心部から径方向外方に穿孔された軸孔部164を通過して、回転軸12の軸方向孔141Bに供給される。さらに、小径軸部112cの内周面には、ドローバー130が移動する際にも流体を供給できるように、所定の軸方向幅を持った開口溝165が軸方向孔141Bと連通するように形成される。
In the present embodiment, the
従って、本実施形態のスピンドル装置160によれば、モータビルトインタイプのものに使用されるロータスリーブ115´を用いて流路140を構成するので、部品点数を増加することなく、モータ161を外嵌することで軸方向に長くなる回転軸112の流路140を容易、且つ低コストで加工することができる。
その他の構成及び作用については、第2実施形態のものと同様である。Therefore, according to the
Other configurations and operations are the same as those of the second embodiment.
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。 In addition, this invention is not limited to each embodiment mentioned above, A deformation | transformation, improvement, etc. are possible suitably.
ここで、第3実施形態のスピンドル装置に形成される流路を、工具ホルダの密着確認を行なうためのエア供給路とする場合に、スキマ検知が可能であるかについて、図8及び図9に示す装置を用いて試験を行なった。 Here, in the case where the flow path formed in the spindle device of the third embodiment is an air supply path for confirming the adhesion of the tool holder, whether or not the gap detection is possible is shown in FIGS. Tests were performed using the equipment shown.
試験装置170は、第3実施形態のスピンドル装置160のうち、流路を構成する部分について構成したものであり、流路171は、ドローバー172、軸173、ロータ174によって形成され、これらの部材は軸173を取付ブラケット175に固定することで支持されている。また、軸173の先端にはホルダ176が取り付けられ、ホルダ176の前方には、ホルダ176を押圧するクランプ部材177が設けられる。
The
そして、図9(b)に示すように、軸173とホルダ176との間に、板厚(0.010mm〜0.040mm)と位相(軸穴に対して0度、45度、90度)を変えながら幅5mmのシム178を挿入するとともに、クランプ部材177にてホルダ176をクランプ力相当荷重で押し付けて実際のクランプ状態とし、軸173に取り付けたマグネットスタンド179に固定されるダイヤルゲージ180にて実スキマ量gを測定した。
And as shown in FIG.9 (b), between the axis |
この状態で、エアキャッチセンサ181(SMC社製)を通したエアをドローバー172の後部から供給して、スキマ検知を行なった。なお、本試験では、軸173の先端部の着座用穴173aの穴径(φA)を1.5mm、エア圧力計182の圧力値を0.10MPa、エアキャッチセンサ181のリミット設定値を0.5として行なわれた。試験結果を表1に示す。
In this state, air passing through the air catch sensor 181 (manufactured by SMC) was supplied from the rear part of the
表1に示されるように、上記条件において、軸173とホルダ176との実スキマ量gが0.010mm以上になればスキマ検知が確実に行なわれることがわかり、工具ホルダの密着確認として十分に利用できることが確認された。
As shown in Table 1, under the above conditions, it can be seen that when the actual gap amount g between the
なお、本出願は、2007年7月24日出願の日本特許出願(特願2007−192142)、2007年8月7日出願の日本特許出願(特願2007−205385)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。 This application is based on a Japanese patent application filed on July 24, 2007 (Japanese Patent Application No. 2007-192142) and a Japanese patent application filed on August 7, 2007 (Japanese Patent Application No. 2007-205385). The contents are incorporated herein by reference.
Claims (4)
該ハウジング内で、該ハウジングに対して相対回転可能に配置され、一端で工具をクランプ可能な回転軸と、
前記回転軸を前記ハウジングに回転自在に支持する軸受部と、
該回転軸の他端側に配置され、前記回転軸に形成された複数の流体供給路に流体を供給するロータリジョイントと、
を備えるスピンドル装置であって、
前記ロータリジョイントは、前記回転軸の複数の流体供給路とそれぞれ連通する複数の流体供給孔を有する回転部を備え、
前記回転部は、前記ロータリジョイントのハウジングに支持される回転基部と、該回転基部に着脱可能にボルト締結され、前記回転軸と連結される回転連結部と、を有し、前記回転基部と前記回転連結部とは、前記ボルト締結を解除して軸方向に分離することが可能であり、
前記回転連結部には、前記回転軸の端部周面と係合可能な非円形部が形成されており、前記端部周面と前記非円形部とが係合して前記回転部が前記回転軸と一体回転することを特徴とするスピンドル装置。A housing;
A rotating shaft disposed in the housing so as to be rotatable relative to the housing and capable of clamping the tool at one end;
A bearing portion that rotatably supports the rotating shaft on the housing;
A rotary joint that is disposed on the other end of the rotating shaft and supplies fluid to a plurality of fluid supply paths formed on the rotating shaft;
A spindle device comprising:
The rotary joint includes a rotating part having a plurality of fluid supply holes respectively communicating with a plurality of fluid supply paths of the rotating shaft,
The rotating part includes a rotating base supported by the housing of the rotary joint, and a rotating connecting part that is detachably bolted to the rotating base and connected to the rotating shaft, and the rotating base and the The rotation connecting part can be separated in the axial direction by releasing the bolt fastening,
The rotation connecting portion is formed with a non-circular portion that is engageable with an end peripheral surface of the rotating shaft, and the end peripheral surface is engaged with the non-circular portion so that the rotating portion is A spindle device that rotates integrally with a rotating shaft .
前記回転軸は、前記ステータと対向配置されるロータを有し、
前記軸受部は、前記ロータに対して工具側で前記回転軸を支持する第1軸受部と、前記ロータに対して反工具側で前記回転軸を支持する第2軸受部と、を有し、
前記ハウジング内には、前記第2軸受部の軸受の外輪が内嵌され、外径が前記ステータの内径より小さい軸受スリーブが設けられており、
前記前側ハウジング、前記回転軸、前記ロータ、前記第1軸受部、前記第2軸受部、及び、前記軸受スリーブを有する半組立体は、前記前側ハウジングと前記中間ハウジングとの締結を解除することで、前記中間ハウジングから前記工具側に一体に抜き取り可能であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のスピンドル装置。The housing includes an intermediate housing to which a stator is attached, and a front housing that is detachably fastened to the intermediate housing,
The rotating shaft has a rotor arranged to face the stator,
The bearing portion includes a first bearing portion that supports the rotating shaft on the tool side with respect to the rotor, and a second bearing portion that supports the rotating shaft on the counter tool side with respect to the rotor,
In the housing, an outer ring of a bearing of the second bearing portion is fitted, and a bearing sleeve having an outer diameter smaller than the inner diameter of the stator is provided.
The front housing, said rotary shaft, said rotor, said first bearing portion, the second bearing portion, and the sub-assembly having a bearing sleeve, by releasing the engagement between the said front housing intermediate housing the spindle apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it is possible withdrawn integrally from the intermediate housing to the tool side.
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