JP5281744B2

JP5281744B2 - 主軸装置及びそれを備えた複合加工工作機械

Info

Publication number: JP5281744B2
Application number: JP2006351015A
Authority: JP
Inventors: 修岩崎; 好史稲垣; 博樹米山; 好教辰田
Original assignee: Tsudakoma Industrial Co Ltd
Current assignee: Tsudakoma Corp
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2006-12-27
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2026-12-27
Also published as: CN101563186A; JP2008161946A; CN101563186B

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に関する。

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。

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主軸が旋回可能に取り付けられる。

この種の主軸にはモータビルトイン式のものが使用されており、このモータを駆動するための動力線が、信号線等と共に主軸ヘッド側から配索されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−１２９６１１号公報（第１図）

ところで、特許文献１に記載のように、動力線と信号線が一緒に配索されると、信号線が動力線からのノイズの影響を受ける虞がある。

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、配線がノイズの影響を受けることを防止できる主軸装置及び複合加工工作機械を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）支持アームに対し旋回シャフトを介して旋回可能に取り付けられるブラケットであって、前記旋回シャフトの旋回軸に対して略垂直な筒部を有するブラケットと、
該ブラケットの筒部に対し挿脱可能に取り付けられる主軸であって、一端側に工具が取り付けられる回転部、軸受を介して前記回転部を回転可能に支持するハウジング、及び該ハウジングに内蔵されたモータを含むと共に、他端側において前記ハウジングから前記モータの動力線及びセンサの信号線が延出される主軸と、を備える主軸装置において、
前記ブラケットは、前記筒部の周囲に形成されて前記動力線及び前記信号線が分かれて配索される空間と、該空間に前記動力線及び前記信号線を別々に導入するための２つの開口孔と、前記空間から前記動力線及び前記信号線が別々に導出される２つの開口と、を有することを特徴とする主軸装置。
（２）前記空間は、前記筒部の中心軸に対して略対称位置に形成される第１及び第２空間を有することを特徴とする（１）に記載の主軸装置。
（３）前記２つの開口は、前記旋回軸の方向で前記主軸の両側に位置する両側面にそれぞれ設けられて、前記旋回シャフトが取り付けられる取付面に形成されることを特徴とする（１）又は（２）に記載の主軸装置。
（４）（１）〜（３）のいずれか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。

本発明によれば、主軸が取り付けられるブラケットに、モータの動力線及びセンサの信号線が分かれて配索される空間と、空間に動力線及び信号線を別々に導入するための２つの開口孔と、空間から動力線及び信号線が別々に導出される２つの開口とが設けられるので、信号線の動力線によるノイズの影響を防ぐことができ、センサによって主軸の動作を正確に検出することができる。

また、空間は、ブラケットの筒部の中心軸に対して略対称位置に形成される第１及び第２空間を有するので、モータの動力線及びセンサの信号線を離して配索することができ、各配線がノイズの影響を受けることをより確実に防止できる。

さらに、２つの開口は、旋回シャフトが取り付けられるブラケットの一対の取付面における旋回軸の方向にそれぞれ開口するので、モータの動力線及びセンサの信号線はノイズの影響を受けることなく、旋回シャフト側まで配索することができる。

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。

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。

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。

図４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Ｚ軸方向の両側面に固定される一対の平板カバー２４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、一端側である先端側に工具Ｗが取り付けられる主軸３０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。

また、主軸３０では、内蔵された図示しないモータの駆動により、工具Ｗを備える回転部３１がハウジング３２に対して図示しない軸受を介して回転自在に支持される。なお、主軸３０は、モータビルトイン式の公知のものが適用可能である。この主軸３０は、ハウジング３２に設けられたフランジ部３２ａをブラケット本体２３の先端面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、主軸３０は、複数のボルト３３を外すことで、ブラケット２１から先端側に抜き取られる。

主軸３０の他端側であるハウジング３２の後端部は小径に形成されており、モータのステータに動力を伝送する動力線４１（第１の配線）と、主軸３０に設けられたセンサの信号線４２がブラケット本体２３の筒部２２と干渉しないように後方へ延出される。なお、本実施形態では、センサとして、回転部３１の回転速度を検出するエンコーダや、クランプ用ピストンの位置を検出する位置検出センサ、工具の有無を検出する工具検出センサが設けられている。

ハウジング３２から後蓋２５内に導出された動力線４１は、ブラケット本体２３に形成された第１空間Ｓ_１に配索されており、一方、後蓋２５内の各信号線４２は、ブラケット本体２３の筒部２２の中心軸Ｂに対して第１空間Ｓ_１と略対称位置に形成された第２空間Ｓ_２に配索されている。

第１及び第２空間Ｓ_１，Ｓ_２は、互いに略同形状に形成されており、図４及び図５に示すように、ブラケット本体２３には、ブラケット本体２３の旋回軸Ａと筒部２２の中心軸Ｂに垂直な（Ｚ軸方向の）両側面上に形成される溝部７０，７０´と、ブラケット本体２３の後端面から溝部７０，７０´に貫通する開口孔７１，７１´と、溝部７０，７０´の底面から旋回シャフト１０が取り付けられる各取付面に開口し、且つ、部分的に筒部２２の内周面に開口した傾斜孔７２，７２´と、がそれぞれ形成されている。また、溝部７０，７０´の周囲には、図示しないＯリングが装着されるリング溝７３が形成されており、それぞれ一対の平板カバー２４をブラケット本体２３に固定することで、溝部７０，７０´の側面開口は密封される。

また、このように形成された第１及び第２空間Ｓ_１，Ｓ_２内を配索されて各取付面から導出された動力線４１と信号線４２は、それぞれ一対の旋回シャフト１０に形成された円筒面１０ａから取り出され、主軸ヘッド側へ導かれる（図３参照）。

なお、図５（ｂ）に示すように、動力線４１が取り出される位相と開口孔７１の位相は近づけて配置されており、また、信号線４２が取り出される位相と開口孔７１´の位相も互いに極力近付けて配置されている。このため、これら電線４１，４２が後蓋２５内で干渉することが防止され、電線の取り回しをより容易にすることができる。

従って、本実施形態の主軸装置２０によれば、主軸３０が取り付けられるブラケット２１に、動力線４１及び信号線４２が分かれて配索される第１及び第２空間Ｓ_１，Ｓ_２と、第１及び第２空間Ｓ_１，Ｓ_２の溝部７０，７０´に動力線４１及び信号線４２を別々に導入するための２つの開口孔７１，７１´が設けられるので、信号線４２が動力線４１によるノイズの影響を防ぐことができ、センサによって主軸３０の動作を正確に検出することができる。

また、第１及び第２空間Ｓ_１，Ｓ_２は、ブラケット本体２３の筒部２２の中心軸Ｂに対して略対称位置に形成されているので、動力線４１及び信号線４２を離して配索することができ、信号線４２が動力線４１によるノイズの影響を受けることをより確実に防止できる。

さらに、動力線４１及び信号線４２を別々に導出するように、第１空間Ｓ_１は、一方の支持アーム９の旋回シャフト１０が取り付けられるブラケット本体２３の一方の取付面に開口し、第２空間Ｓ_２は、他方の支持アーム９の旋回シャフト１０が取り付けられるブラケット本体２３の他方の取付面に開口するので、信号線４２が動力線４１によるノイズの影響を受けることなく、旋回シャフト側まで配索することができる。

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。
また、ブラケット本体２３に形成される第１及び第２空間Ｓ_１，Ｓ_２は、本発明が達成されるものであれば任意の形状に変更可能である。例えば、第１及び第２空間Ｓ_１，Ｓ_２は連通する単一の空間であってもよく、この場合にも、該空間に動力線４１や信号線４２を別々に導入するための２つの開口孔７１，７１´が形成されればよい。また、２つに分かれた第１及び第２空間Ｓ_１，Ｓ_２を有する場合、これら空間Ｓ_１，Ｓ_２は、本実施形態のように筒部２２の中心軸Ｂに対して略対称位置に配置されてもよいし、必ずしも対称位置に配置されなくても良い。

本発明の主軸装置が適用される門形マシニングセンタの概略図である。図１の主軸ヘッドを示す要部斜視図である。主軸ヘッドを示す正面図である。主軸装置の分解斜視図である。（ａ）は、ブラケット本体の上面図で、（ｂ）は、その背面図で、（ｃ）は、（ｂ）のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。

符号の説明

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
２４平板カバー
２５後蓋
３０主軸
４１動力線（第１の配線）
４２信号線（第２の配線）
７０，７０´ 溝部
７１，７１´ 開口孔
７２，７２´ 傾斜孔
Ｓ_１第１空間
Ｓ_２第２空間

Claims

支持アームに対し旋回シャフトを介して旋回可能に取り付けられるブラケットであって、前記旋回シャフトの旋回軸に対して略垂直な筒部を有するブラケットと、
該ブラケットの筒部に対し挿脱可能に取り付けられる主軸であって、一端側に工具が取り付けられる回転部、軸受を介して前記回転部を回転可能に支持するハウジング、及び該ハウジングに内蔵されたモータを含むと共に、他端側において前記ハウジングから前記モータの動力線及びセンサの信号線が延出される主軸と、を備える主軸装置において、
前記ブラケットは、前記筒部の周囲に形成されて前記動力線及び前記信号線が分かれて配索される空間と、該空間に前記動力線及び前記信号線を別々に導入するための２つの開口孔と、前記空間から前記動力線及び前記信号線が別々に導出される２つの開口と、を有することを特徴とする主軸装置。
前記空間は、前記筒部の中心軸に対して略対称位置に形成される第１及び第２空間を有することを特徴とする請求項１に記載の主軸装置。
前記２つの開口は、前記旋回軸の方向で前記主軸の両側に位置する両側面にそれぞれ設けられて、前記旋回シャフトが取り付けられる取付面に形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の主軸装置。
請求項１〜３のいずれか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。