JP5971758B2 - Spindle drive for machining center - Google Patents

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本発明は、2台の駆動モータで主軸を回転駆動するマシニングセンタの主軸駆動装置に関する。   The present invention relates to a spindle driving device for a machining center in which a spindle is driven to rotate by two drive motors.

マシニングセンタは、切削工具を把持した主軸が回転することで、テーブル上に固定された被加工物を切削し、所望の形状に加工する。このマシニングセンタに要求される性能は、主に加工精度と切削能力であり、加工精度とは形状精度や加工面粗さであり、切削能力とは単位時間当たりの切削量である。これらの性能を満たすために、マシニングセンタの主要ユニットである主軸には、加工精度という面から高回転精度・低振動が要求され、切削能力という面から高剛性・高速回転・高出力(高トルク)が要求される。   The machining center cuts the workpiece fixed on the table and processes it into a desired shape by rotating the spindle holding the cutting tool. The performance required for this machining center is mainly processing accuracy and cutting ability. The processing accuracy is shape accuracy and processing surface roughness, and the cutting capability is a cutting amount per unit time. In order to satisfy these performances, the spindle, which is the main unit of the machining center, requires high rotational accuracy and low vibration in terms of machining accuracy, and high rigidity, high speed rotation, and high output (high torque) in terms of cutting ability. Is required.

主軸を回転駆動する駆動モータは、一般的に誘導電動機であり、図4及び図5に示すように、ある回転数から低回転になるにつれて出力が低下する。そのため、駆動モータの出力を有効に使うためには、ギアなどによって構成される減速機が必要であった。近年は、モータの技術が向上して低速回転域まで出力が出せるようになってきており、減速機を使用せずに主軸と駆動モータを直接カップリングで締結したり、主軸に直接ロータとステータを組み込んだりする方式が一般的となってきている。このことは、主軸の高回転化にも寄与し、ギアの噛合いによる振動が無いため高精度の回転にも適している。   The drive motor that rotationally drives the main shaft is generally an induction motor, and as shown in FIGS. 4 and 5, the output decreases as the rotation speed decreases from a certain number of rotations. Therefore, in order to use the output of the drive motor effectively, a reduction gear constituted by gears or the like is necessary. In recent years, the technology of motors has improved, and it has become possible to output to the low-speed rotation range. The main shaft and the drive motor can be directly coupled to each other without using a reduction gear, or the rotor and stator can be directly connected to the main shaft. Incorporating the system has become common. This contributes to higher rotation of the main shaft and is suitable for high-precision rotation because there is no vibration due to gear meshing.

出願人は、ギアによって構成される減速機を駆動する低速回転用駆動モータと、主軸とカップリングにより直結された高速回転用駆動モータの二つの駆動モータを備え、低速回転用駆動モータと高速回転用駆動モータとを切り換えて主軸を回転駆動するマシニングセンタの主軸駆動装置を開発した(特許文献1参照)。   The applicant has two drive motors, a low-speed rotation drive motor that drives a reduction gear constituted by gears, and a high-speed rotation drive motor that is directly connected to the main shaft by a coupling. A spindle drive device for a machining center that switches the drive motor for rotation and rotationally drives the spindle has been developed (see Patent Document 1).

特許文献1に記載の主軸駆動装置は、低速回転域での高トルクが必要な粗加工時には、減速機の出力軸と主軸をシフターギアで接続し、低速回転用駆動モータによる高トルク・重切削が可能となる。このとき、高速回転用駆動モータは、主軸の回転を受けて回されている。一方、仕上加工時には、シフターギアを主軸から外し、高速回転用駆動モータで主軸を直接回転駆動することにより、ギアの噛合いによる振動のない高精度な回転と高速回転が得られる。このとき、低速回転用駆動モータは停止している。また、低速回転域においても、シフターギアを主軸から外し、高速回転用駆動モータで主軸を直接回転駆動することにより、仕上加工に必要な高精度・低振動の回転が得られる。   The spindle drive device described in Patent Document 1 connects the output shaft of the reducer and the spindle with a shifter gear during rough machining that requires high torque in a low-speed rotation range, and provides high torque and heavy cutting by a low-speed rotation drive motor. Is possible. At this time, the high-speed rotation drive motor is rotated in response to the rotation of the main shaft. On the other hand, at the time of finishing, the shifter gear is removed from the main shaft, and the main shaft is directly driven to rotate by a high-speed rotation drive motor, so that high-precision rotation and high-speed rotation without vibration due to gear meshing can be obtained. At this time, the drive motor for low speed rotation is stopped. Even in the low-speed rotation range, the high-precision, low-vibration rotation necessary for finishing can be obtained by removing the shifter gear from the main shaft and directly driving the main shaft to rotate with a high-speed rotation drive motor.

実開平2−61541号公報Japanese Utility Model Publication No. 2-61541

近年は、航空機エンジンの関連部品に代表される耐熱合金(難削材)を効率よく切削加工するニーズが高まってきており、従来に比べてさらに高トルクの主軸駆動装置が求められている。この要求に対して、現状は、モータの性能向上の他、減速機の最適化や、高出力モータの採用により対応している。しかし、高出力モータは、モータの大型化を招くために、設置スペースに制約のあるマシニングセンタの主軸駆動装置において、高出力化を困難としている。また、主軸ユニットは、通常コラム内に組み込まれており、高出力化に伴う駆動モータの大型化によって、コラム内の空間を大きく確保する必要が生じ、コラムの剛性低下につながるという課題があった。   In recent years, there has been an increasing need to efficiently cut heat-resistant alloys (hard-to-cut materials) represented by parts related to aircraft engines, and a spindle drive device with higher torque than before is required. In response to this requirement, the current situation is responding by improving the performance of the motor, optimizing the speed reducer, and adopting a high output motor. However, since the high output motor causes an increase in the size of the motor, it is difficult to increase the output in the spindle drive device of a machining center with a limited installation space. In addition, the spindle unit is usually built in the column, and due to the increase in the size of the drive motor that accompanies higher output, it becomes necessary to secure a large space in the column, leading to a reduction in column rigidity. .

そこで、本発明は、コンパクトな駆動機構によって高出力化が可能となり、低速回転域から高速回転域まで全回転域に渡って最適なトルク/出力特性が得られると共に、高精度・低振動の主軸回転が可能なマシニングセンタの主軸駆動装置を提供するものである。   Therefore, the present invention makes it possible to achieve high output by a compact drive mechanism, and it is possible to obtain optimum torque / output characteristics over the entire rotation range from the low speed rotation range to the high speed rotation range, and to achieve a high accuracy and low vibration spindle. A spindle driving device for a machining center capable of rotating is provided.

本発明は、上記課題を解決するために、工具が装着される主軸を回転駆動するマシニングセンタの主軸駆動装置であって、前記主軸の軸線上に配置され、前記主軸を直接駆動する第1駆動モータと、前記主軸の軸線と平行に配置され、減速ギア機構を介して前記主軸を駆動する第2駆動モータと、前記第1駆動モータ及び前記第2駆動モータの回転速度を制御して異なる減速比の各駆動モータの出力を協調させ、前記第1駆動モータと前記第2駆動モータとを同時に駆動する制御装置と、を有し、前記減速ギア機構は、前記主軸に固設されたスピンドルギアと、シフト機構によって前記スピンドルギアに噛合又は離脱するシフトギアと、を備えたマシニングセンタの主軸駆動装置を提供するものである。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a spindle driving device for a machining center that rotationally drives a spindle on which a tool is mounted. The first drive motor is disposed on the axis of the spindle and directly drives the spindle. And a different reduction ratio by controlling the rotational speeds of the second drive motor, which is arranged in parallel with the axis of the main shaft and drives the main shaft via a reduction gear mechanism, and the first drive motor and the second drive motor. A control device that simultaneously drives the first drive motor and the second drive motor, and the reduction gear mechanism includes a spindle gear fixed to the main shaft, A spindle driving device for a machining center, comprising: a shift gear that meshes with or disengages from the spindle gear by a shift mechanism.

また、本発明のマシニングセンタの主軸駆動装置は、前記シフトギアが、粗加工時には前記スピンドルギアに噛合し、仕上加工時には前記スピンドルギアから離脱することを特徴とする。   The spindle driving device for a machining center according to the present invention is characterized in that the shift gear meshes with the spindle gear during rough machining and separates from the spindle gear during finishing machining.

また、本発明のマシニングセンタの主軸駆動装置は、前記第1駆動モータは高速回転域までトルクが大きい高速回転用駆動モータであり、前記第2駆動モータは低速回転域でのトルクが大きい低速回転用駆動モータであることを特徴とする。   Further, in the spindle driving device of the machining center according to the present invention, the first drive motor is a high-speed rotation drive motor having a large torque up to a high-speed rotation range, and the second drive motor is for low-speed rotation having a large torque in a low-speed rotation range. It is a drive motor.

本発明は、工具が装着される主軸を回転駆動するマシニングセンタの主軸駆動装置であって、前記主軸の軸線上に配置され、前記主軸を直接駆動する第1駆動モータと、前記主軸の軸線と平行に配置され、減速ギア機構を介して前記主軸を駆動する第2駆動モータと、前記第1駆動モータ及び前記第2駆動モータの回転速度を制御して異なる減速比の各駆動モータの出力を協調させ、前記第1駆動モータと前記第2駆動モータとを同時に駆動する制御装置と、を有し、前記減速ギア機構は、前記主軸に固設されたスピンドルギアと、シフト機構によって前記スピンドルギアに噛合又は離脱するシフトギアと、を備えた構成を有することにより、異なる減速比の各駆動モータの出力を協調させて第1駆動モータと第2駆動モータとを同時に駆動させて高出力化を図ることができ、1台の高出力型モータによって駆動するよりもコンパクトな駆動機構によって高出力化が可能となり、主軸ユニットが組み込まれるコラムも小型化できるから、コラムの剛性を維持しつつ高出力化が可能になる効果がある。   The present invention is a spindle drive device of a machining center that rotationally drives a spindle on which a tool is mounted, the first drive motor being arranged on the axis of the spindle and directly driving the spindle, and parallel to the axis of the spindle The output of each drive motor having a different reduction ratio is controlled by controlling the rotation speed of the second drive motor, which drives the main shaft via a reduction gear mechanism, and the first drive motor and the second drive motor. And a control device for simultaneously driving the first drive motor and the second drive motor, wherein the reduction gear mechanism is connected to the spindle gear by a spindle gear fixed to the main shaft and a shift mechanism. By having a configuration including a shift gear that meshes or disengages, the outputs of the drive motors with different reduction ratios are coordinated to drive the first drive motor and the second drive motor simultaneously. It is possible to achieve higher output, and higher output can be achieved with a compact drive mechanism than when driven by a single high-output motor, and the column in which the spindle unit is incorporated can also be reduced in size. There is an effect that high output can be achieved while maintaining the above.

また、低速回転域では、シフトギアをスピンドルギアに噛合させることにより、減速ギア機構を介して主軸を駆動する第2駆動モータによって高トルクが得られると共に、第1駆動モータのトルクも加わって高トルク・重切削が可能となる。一方、高速回転域では、シフトギアをスピンドルギアから離脱させることにより、主軸と減速ギア機構(スピンドルギア以外の部分)とが切り離され、主軸を直接駆動する第1駆動モータによって、ギアの噛合いによる振動のない高精度な回転と高速回転が得られる。このように、本発明のマシニングセンタの主軸駆動装置は、低速回転域から高速回転域まで全回転域に渡って最適なトルク/出力特性が得られると共に、高精度・低振動の主軸回転も可能になる効果がある。   In the low-speed rotation range, by engaging the shift gear with the spindle gear, high torque is obtained by the second drive motor that drives the main shaft via the reduction gear mechanism, and the torque of the first drive motor is also added to increase the high torque.・ Heavy cutting is possible. On the other hand, in the high-speed rotation range, the main shaft and the reduction gear mechanism (parts other than the spindle gear) are separated by separating the shift gear from the spindle gear, and the first drive motor that directly drives the main shaft causes the gear to mesh. High-precision rotation and high-speed rotation without vibration can be obtained. As described above, the spindle driving device of the machining center according to the present invention can obtain the optimum torque / output characteristics over the entire rotation range from the low speed rotation range to the high speed rotation range, and also enables the spindle rotation with high accuracy and low vibration. There is an effect.

また、本発明のマシニングセンタの主軸駆動装置は、前記シフトギアが、粗加工時には前記スピンドルギアに噛合し、仕上加工時には前記スピンドルギアから離脱することにより、高トルクが必要な粗加工時には、第2駆動モータの駆動力が減速ギア機構を介して主軸に伝達され、主軸を直接駆動する第1駆動モータとこの第2駆動モータの出力を制御装置によって協調させて、高トルク・重切削が可能となる。一方、仕上加工時には、主軸と減速ギア機構(スピンドルギア以外の部分)とが切り離され、主軸は第1駆動モータのみによって直接駆動されるから、ギアの噛合いによる振動のない高精度な回転と高速回転が得られる。よって、本発明のマシニングセンタの主軸駆動装置は、粗加工時の高出力(高トルク)化と、仕上加工時の高回転精度・低振動性を共に向上することができる効果がある。   Further, the spindle driving device of the machining center according to the present invention is configured such that the shift gear meshes with the spindle gear at the time of roughing and is detached from the spindle gear at the time of finishing, so that the second drive is performed at the time of roughing that requires high torque. The driving force of the motor is transmitted to the main shaft via the reduction gear mechanism, and the first driving motor that directly drives the main shaft and the output of the second driving motor are coordinated by the control device, thereby enabling high torque and heavy cutting. . On the other hand, at the time of finishing, the main shaft and the reduction gear mechanism (parts other than the spindle gear) are separated, and the main shaft is directly driven only by the first drive motor. High speed rotation is obtained. Therefore, the spindle drive device of the machining center according to the present invention has an effect of improving both high output (high torque) during rough machining and high rotational accuracy and low vibration during finishing.

また、本発明のマシニングセンタの主軸駆動装置は、前記第1駆動モータは高速回転域までトルクが大きい高速回転用駆動モータであり、前記第2駆動モータは低速回転域でのトルクが大きい低速回転用駆動モータであることにより、低速回転域での粗加工時には更に大きなトルクが得られ、耐熱合金(難削材)であっても効率よく切削加工することができる。また、仕上加工時には更に高速回転が可能になり、高精度且つ高速回転によって、加工精度と切削能力を向上させることができる効果がある。   Further, in the spindle driving device of the machining center according to the present invention, the first drive motor is a high-speed rotation drive motor having a large torque up to a high-speed rotation range, and the second drive motor is for low-speed rotation having a large torque in a low-speed rotation range. By being a drive motor, a larger torque can be obtained during rough machining in a low-speed rotation region, and even a heat-resistant alloy (difficult-to-cut material) can be cut efficiently. Further, at the time of finishing processing, it becomes possible to rotate at a higher speed, and there is an effect that the processing accuracy and cutting ability can be improved by high-precision and high-speed rotation.

本発明に係るマシニングセンタの主軸駆動装置の一実施例を示す構成図。The block diagram which shows one Example of the spindle drive device of the machining center which concerns on this invention. その主軸駆動装置の出力特性を示す図。The figure which shows the output characteristic of the spindle drive. その主軸駆動装置のトルク特性を示す図。The figure which shows the torque characteristic of the spindle drive. 従来の低速回転用駆動モータのトルク/出力特性を示す図。The figure which shows the torque / output characteristic of the conventional drive motor for low speed rotation. 従来の高速回転用駆動モータのトルク/出力特性を示す図。The figure which shows the torque / output characteristic of the conventional high-speed rotation drive motor.

本発明の実施の形態を図示する実施例に基づいて説明する。
本発明に係るマシニングセンタの主軸駆動装置は、工具が装着される主軸1を回転駆動するものであり、前記主軸1の軸線上に配置され、前記主軸1を直接駆動する第1駆動モータ2と、前記主軸1の軸線と平行に配置され、減速ギア機構6を介して前記主軸1を駆動する第2駆動モータ4と、前記第1駆動モータ2及び前記第2駆動モータ4の回転速度を制御して異なる減速比の各駆動モータ2,4の出力を協調させ、前記第1駆動モータ2と前記第2駆動モータ4とを同時に駆動する制御装置10と、を有し、前記減速ギア機構6は、前記主軸1に固設されたスピンドルギア8と、シフト機構によって前記スピンドルギア8に噛合又は離脱するシフトギア7と、を備えたことを特徴とする。
Embodiments of the present invention will be described based on examples shown in the drawings.
A spindle driving device of a machining center according to the present invention rotates a spindle 1 on which a tool is mounted, is disposed on the axis of the spindle 1 and directly drives the spindle 1; The second drive motor 4 that is arranged in parallel with the axis of the main shaft 1 and drives the main shaft 1 via the reduction gear mechanism 6, and the rotational speeds of the first drive motor 2 and the second drive motor 4 are controlled. And a control device 10 that simultaneously drives the first drive motor 2 and the second drive motor 4 by coordinating the outputs of the drive motors 2 and 4 having different reduction ratios, and the reduction gear mechanism 6 includes: A spindle gear 8 fixed to the main shaft 1 and a shift gear 7 meshed with or disengaged from the spindle gear 8 by a shift mechanism are provided.

図1は、本発明に係るマシニングセンタの主軸駆動装置の一実施例を示す構成図である。図1に示す実施例において、主軸(スピンドルシャフト)1は、ボールベアリングなどの軸受21でスピンドルヘッド(図示しない)に回転自在に支持されている。主軸1の後端部には、カップリング3を介して第1駆動モータ2が直結されている。   FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a spindle driving device of a machining center according to the present invention. In the embodiment shown in FIG. 1, a spindle (spindle shaft) 1 is rotatably supported on a spindle head (not shown) by a bearing 21 such as a ball bearing. A first drive motor 2 is directly connected to the rear end portion of the main shaft 1 via a coupling 3.

また、主軸1には、スピンドルギア8が固設されている。減速ギア機構6は、このスピンドルギア8と、シフト機構(図示しない)によってスピンドルギア8に噛合又は離脱するシフトギア7と、3段に減速する減速ギア群と、を有している。第2駆動モータ4は、カップリング5を介してこの減速ギア機構6に連結されており、第2駆動モータ4の回転は減速ギア機構6を介して減速されて(トルクが増大されて)主軸1に伝達される。なお、図示の減速ギア機構6は、減速ギア群によって第2駆動モータ4の回転を3段に減速しているが、ギア数や減速比は任意である。   A spindle gear 8 is fixed to the main shaft 1. The reduction gear mechanism 6 includes the spindle gear 8, a shift gear 7 that meshes with or disengages from the spindle gear 8 by a shift mechanism (not shown), and a reduction gear group that decelerates in three stages. The second drive motor 4 is connected to the reduction gear mechanism 6 via a coupling 5, and the rotation of the second drive motor 4 is decelerated (the torque is increased) via the reduction gear mechanism 6. 1 is transmitted. In the illustrated reduction gear mechanism 6, the rotation of the second drive motor 4 is reduced in three stages by a reduction gear group, but the number of gears and the reduction ratio are arbitrary.

減速ギア機構6を構成する減速ギア群は、ボールベアリングなどの軸受22でギアケーシング(図示しない)に回転自在に支持されている。シフトギア7は、ボールベアリングなどの軸受23でギアケーシングに回転自在に支持されると共に、シフト機構によって軸方向に移動してスピンドルギア8に噛合又は離脱するように構成してある。シフト機構には、油圧シリンダやエアシリンダの他、ソレノイドなどを用いることができる。   A reduction gear group constituting the reduction gear mechanism 6 is rotatably supported on a gear casing (not shown) by a bearing 22 such as a ball bearing. The shift gear 7 is rotatably supported on the gear casing by a bearing 23 such as a ball bearing, and is configured to move in the axial direction by the shift mechanism so as to mesh with or disengage from the spindle gear 8. As the shift mechanism, a solenoid or the like can be used in addition to a hydraulic cylinder or an air cylinder.

実施例において、第1駆動モータ2は高速回転域までトルクが大きい高速回転用駆動モータであり、第2駆動モータ4は低速回転域でのトルクが大きい低速回転用駆動モータである。第2駆動モータ4の駆動力は、減速ギア機構6を介して更にトルクが増大されて、主軸1に伝達される。   In the embodiment, the first drive motor 2 is a high-speed rotation drive motor having a large torque up to a high-speed rotation region, and the second drive motor 4 is a low-speed rotation drive motor having a large torque in a low-speed rotation region. The driving force of the second drive motor 4 is further transmitted through the reduction gear mechanism 6 and transmitted to the main shaft 1.

図1において、10は制御装置であり、第1駆動モータ2及び第2駆動モータ4に信号線11及び動力線12を介して接続されている。信号線11は、第1駆動モータ2及び第2駆動モータ4において検出される回転速度などの検出データを制御装置10に伝達する。制御装置10は、第1駆動モータ2及び第2駆動モータ4の回転速度などの検出データを比較して、各駆動モータの回転速度が適正になるように供給電力を制御し、動力線12を介して第1駆動モータ2及び第2駆動モータ4に電力を供給する。   In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a control device, which is connected to the first drive motor 2 and the second drive motor 4 via a signal line 11 and a power line 12. The signal line 11 transmits detection data such as rotational speed detected by the first drive motor 2 and the second drive motor 4 to the control device 10. The control device 10 compares the detection data such as the rotation speeds of the first drive motor 2 and the second drive motor 4 and controls the supply power so that the rotation speeds of the respective drive motors are appropriate. Power is supplied to the first drive motor 2 and the second drive motor 4 via the first drive motor 2 and the second drive motor 4.

粗加工時には、図1に示すように、シフトギア7がスピンドルギア8に噛合し、制御装置10は、第1駆動モータ2及び第2駆動モータ4の回転速度を制御して異なる減速比の各駆動モータの出力を協調させ、第1駆動モータ2と第2駆動モータ4とを同時に駆動する。したがって、粗加工時には、図2及び図3に示すように、減速ギア機構6を介して主軸1を駆動する低速回転用の第2駆動モータ4の出力(図中の破線)に、主軸1を直接駆動する第1駆動モータ2の出力(図中の一点鎖線)が加わって、高出力・高トルクの駆動力(図中の実線)が得られる。   At the time of rough machining, as shown in FIG. 1, the shift gear 7 meshes with the spindle gear 8, and the control device 10 controls the rotational speeds of the first drive motor 2 and the second drive motor 4 to drive each drive with different reduction ratios. The motor outputs are coordinated to drive the first drive motor 2 and the second drive motor 4 simultaneously. Therefore, at the time of rough machining, as shown in FIGS. 2 and 3, the main shaft 1 is connected to the output (broken line in the figure) of the second drive motor 4 for low speed rotation that drives the main shaft 1 via the reduction gear mechanism 6. The output of the first drive motor 2 that is directly driven (the alternate long and short dash line in the figure) is added to obtain a high output and high torque driving force (solid line in the figure).

仕上加工時には、シフト機構によってシフトギア7をスピンドルギア8から離脱させることにより、主軸1と減速ギア機構6の減速ギア群とが切り離され、主軸1は高速回転用の第1駆動モータ2のみによって直接駆動されるから、ギアの噛合いによる振動のない高精度な回転と高速回転が得られる。   At the time of finishing, the shift gear 7 is separated from the spindle gear 8 by the shift mechanism, so that the main shaft 1 and the reduction gear group of the reduction gear mechanism 6 are separated, and the main shaft 1 is directly only by the first drive motor 2 for high speed rotation. Since it is driven, high-precision rotation and high-speed rotation without vibration due to gear meshing can be obtained.

一般的な駆動モータは、図4及び図5に示すように、ある回転数から低回転になるにつれて出力が低下する。図5に示す高速回転用の駆動モータは、高速回転域(2000rpm以上)では一定の出力を有するが、低速回転域(2000rpm以下)でのトルクが細く、低回転になるにつれて出力が低下する。これに対し、図4に示す低回転用の駆動モータは、低速回転域(1000rpm以下)でのトルクが太く、回転数1000rpmで最高出力を得られるが、高速回転域(2000rpm以上)では急速にトルクが細り、高回転になるにつれて出力も低下する。   As shown in FIGS. 4 and 5, the output of a general drive motor decreases as the rotation speed decreases from a certain rotation speed. The drive motor for high speed rotation shown in FIG. 5 has a constant output in the high speed rotation range (2000 rpm or more), but the torque in the low speed rotation range (2000 rpm or less) is thin, and the output decreases as the rotation speed decreases. On the other hand, the drive motor for low rotation shown in FIG. 4 has a large torque in the low speed rotation range (1000 rpm or less) and can obtain the maximum output at the rotation speed of 1000 rpm, but rapidly in the high speed rotation range (2000 rpm or more). The torque decreases and the output decreases as the rotation speed increases.

近年は、従来に比べてさらに高トルクの主軸駆動装置が求められているが、駆動モータの高トルク化を図ると駆動モータが大型になり、このことは高速化を困難としている。また、駆動モータの大型化は、コスト高になると共にコラムの剛性低下につながって加工精度も低下する。   In recent years, there has been a demand for a spindle drive device having a higher torque than conventional ones. However, when the torque of the drive motor is increased, the drive motor becomes larger, which makes it difficult to increase the speed. In addition, an increase in the size of the drive motor leads to an increase in cost and a reduction in column rigidity, resulting in a decrease in machining accuracy.

本発明のマシニングセンタの主軸駆動装置は、上述のとおり、第1駆動モータ2及び第2駆動モータ4の回転速度を制御して異なる減速比の各駆動モータの出力を協調させることにより、コンパクトな駆動機構によって飛躍的な高出力化が可能となり、高出力機であっても主軸ユニットが組み込まれるコラムを小型化できる。すなわち、本発明のマシニングセンタの主軸駆動装置は、コラムの剛性を維持しつつ高出力化を図れるから、粗加工時には充分な高トルク・重切削が可能となると共に、仕上加工時には高精度・低振動の主軸回転が可能になった。   As described above, the spindle driving device of the machining center according to the present invention controls the rotational speeds of the first drive motor 2 and the second drive motor 4 to coordinate the outputs of the respective drive motors with different reduction ratios. The mechanism makes it possible to dramatically increase the output, and the column in which the spindle unit is incorporated can be downsized even with a high output machine. That is, the spindle drive device of the machining center of the present invention can increase the output while maintaining the rigidity of the column, so that sufficient high torque and heavy cutting can be performed during rough machining, and high accuracy and low vibration can be achieved during finish machining. The main shaft can be rotated.

1 主軸
2 第1駆動モータ
3 カップリング
4 第2駆動モータ
5 カップリング
6 減速ギア機構
7 シフトギア
8 スピンドルギア
10 制御装置
11 信号線
12 動力線
21,22,23 軸受
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main shaft 2 1st drive motor 3 Coupling 4 2nd drive motor 5 Coupling 6 Reduction gear mechanism 7 Shift gear 8 Spindle gear 10 Control device 11 Signal line 12 Power line 21,22,23 Bearing

Claims (2)

工具が装着される主軸を回転駆動するマシニングセンタの主軸駆動装置であって、
前記主軸の軸線上に配置され、カップリングを介して前記主軸を直接駆動する第1駆動モータと、
前記主軸の軸線と平行に配置され、減速ギア機構を介して前記主軸を駆動する第2駆動モータと、
前記第1駆動モータ及び前記第2駆動モータの回転速度を検出し、前記第1駆動モータ及び前記第2駆動モータの回転速度を制御して異なる減速比の各駆動モータの出力を協調させ、前記第1駆動モータと前記第2駆動モータとを同時に駆動する制御装置と、を有し、
前記減速ギア機構は、前記主軸に固設されたスピンドルギアと、シフト機構によって前記スピンドルギアに噛合又は離脱するシフトギアと、を備え
前記シフトギアが、粗加工時には前記スピンドルギアに噛合し、仕上加工時には前記スピンドルギアから離脱するマシニングセンタの主軸駆動装置。
A spindle driving device of a machining center that rotationally drives a spindle on which a tool is mounted,
A first drive motor disposed on an axis of the main shaft and directly driving the main shaft via a coupling ;
A second drive motor disposed parallel to the axis of the main shaft and driving the main shaft via a reduction gear mechanism;
Detecting the rotation speeds of the first drive motor and the second drive motor, controlling the rotation speeds of the first drive motor and the second drive motor to coordinate the outputs of the respective drive motors with different reduction ratios; A controller that simultaneously drives the first drive motor and the second drive motor;
The reduction gear mechanism includes a spindle gear fixed to the main shaft, and a shift gear meshed with or disengaged from the spindle gear by a shift mechanism ,
A spindle driving device for a machining center in which the shift gear meshes with the spindle gear during rough machining and is detached from the spindle gear during finishing machining .
前記第1駆動モータは前記第2駆動モータと比較して高速回転域までトルクが大きい高速回転用駆動モータであり、前記第2駆動モータは前記第1駆動モータと比較して低速回転域でのトルクが大きい低速回転用駆動モータである請求項1に記載のマシニングセンタの主軸駆動装置。 The first drive motor is a high-speed rotation drive motor having a large torque up to a high-speed rotation range compared to the second drive motor, and the second drive motor is a low-speed rotation range compared to the first drive motor . 2. The spindle drive device for a machining center according to claim 1, wherein the spindle drive device is a low-speed rotation drive motor having a large torque.
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