JP7430850B1 - 工作機械の主軸装置、および、工作機械 - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書において、回転体2の後端部22から回転体2の先端部24に向かう方向を「第1方向DR1」と定義し、第1方向DR1とは反対の方向を「第2方向DR2」と定義する。
図1乃至図13を参照して、第1の実施形態における工作機械の主軸装置1Aについて説明する。図1は、第1の実施形態における工作機械の主軸装置1Aを模式的に示す概略断面図である。図2は、図1において一点鎖線の四角Aで囲まれた部分の拡大図である。図3は、第1の実施形態における工作機械の主軸装置1Aの一部分を模式的に示す概略断面図である。図4および図5は、第1の実施形態における工作機械の主軸装置1Aの一部分を模式的に示す概略断面図である。なお、図5には、図4に示される部分の半分が示されている。図6は、第1の実施形態における工作機械の主軸装置1Aの一部分を模式的に示す概略断面図である。図7は、第1の実施形態の変形例における工作機械の主軸装置1Aの一部分を模式的に示す概略断面図である。図8は、図6において一点鎖線の円Bで示された部分の拡大図である。図9は、図6におけるC-C矢視断面図である。図10は、第1の実施形態における工作機械の主軸装置1Aの一部分を模式的に示す図である。図11は、第1の実施形態における工作機械の主軸装置1Aの一部分を模式的に示す概略断面図である。図12は、第1の実施形態の第2変形例における工作機械の主軸装置1Aの一部分を模式的に示す概略断面図である。図13は、第1の実施形態における工作機械の主軸装置1Aの一部分を模式的に示す概略断面図である。
続いて、図1乃至図13を参照して、第1の実施形態における工作機械の主軸装置1Aにおいて採用可能な任意付加的な構成について説明する。
図3において、環状受容空間SPの形状を把握し易くするために、環状受容空間SPには、ドットによるハッチングが付与されている。図3に記載の例では、第1軸AX1をとおる縦断面において、環状受容空間SPは、第1の矩形形状SH1と、第1の矩形形状より大きな第2の矩形形状SH2とが組み合わせられた形状を有する。代替的に、第1軸AX1をとおる縦断面において、環状受容空間SPは、三角形形状、台形形状、五角形形状、あるいは、その他の形状を有していてもよい。
図4乃至図6に記載の例において、第4部分42は、第1軸AX1に向かって内向きに突出する環状突出部44を有する。なお、図5および図6において、環状突出部44の形状を把握し易くするために、環状突出部44には、ドットによるハッチングが付与されている。
図11に記載の例では、環状突起441は、環状受容空間SPに入ったオイルが第1隙間G1または第2隙間G2に戻ることを抑制する返しとして機能する。
図14乃至図24を参照して、第2の実施形態における工作機械の主軸装置1Bについて説明する。図14は、第2の実施形態における工作機械の主軸装置1Bを模式的に示す概略断面図である。図15は、図14において一点鎖線の四角Dで囲まれた部分の拡大図である。図16は、第2の実施形態における工作機械の主軸装置1Bの一部分を模式的に示す概略断面図である。図17は、図16におけるE-E矢視断面図である。図18は、図16において一点鎖線の円Fで示された部分の拡大図である。図19および図20は、第2の実施形態における工作機械の主軸装置1Bの一部分を模式的に示す概略断面図である。図21は、第2の実施形態の変形例における工作機械の主軸装置1Bの一部分を模式的に示す概略断面図である。図22は、第2の実施形態における工作機械の主軸装置1Bを模式的に示す概略断面図である。図23および図24は、第2の実施形態における工作機械の主軸装置1Bの一部分を模式的に示す概略断面図である。
続いて、図14乃至図24を参照して、第2の実施形態における工作機械の主軸装置1B(あるいは、上述の第1の実施形態における工作機械の主軸装置1A)において採用可能な任意付加的な構成について説明する。
図15において、環状受容空間SPの形状を把握し易くするために、環状受容空間SPには、ドットによるハッチングが付与されている。図15に例示されるように、環状受容空間SPは、第1方向DR1に向かうにつれて第1軸AX1に垂直な断面積が連続的または段階的に大きくなる形状を有していてもよい。
図16および図17に記載の例において、第4部分42は、第1軸AX1に向かって内向きに突出する環状突出部44を有する。なお、図16において、環状突出部44の形状を把握し易くするために、環状突出部44には、ドットによるハッチングが付与されている。
図18に記載の例では、環状受容空間SPの第1方向DR1側の端e4は、第2隙間G2よりも第1方向DR1側に配置され、環状受容空間SPの第2方向DR2側の端e5は、第2隙間G2よりも第2方向DR2側に配置されている。この場合、環状受容空間SPの全体が、第2隙間G2よりも第1方向DR1側に配置される場合と比較して、環状受容空間SPおよび第2隙間G2を含む領域のサイズをコンパクトにすることができる。
図8、図19に例示されるように、工作機械の主軸装置1は、環状受容空間SPから回収流路71にオイルを誘導する開口部45を有する。開口部45の少なくとも一部は、第2隙間G2よりも第1方向DR1側に配置される。開口部45の少なくとも一部は、環状突起441の最外縁441eよりも第1方向DR1側に配置されることが好ましい。また、開口部45の全体は、第1面44aよりも第1方向DR1側に配置されることが好ましい。
図18に記載の例では、環状突起441は、環状受容空間SPに入ったオイルEが第2隙間G2に進入することを抑制する返しとして機能する。
図18に記載の例では、ハウジング4の先端部46と、回転体2との間には、第3隙間G3に連通するエア噴射口OP1が形成されている。
図22に記載の例では、回転体2(より具体的には、回転シャフト20)は、回転シャフト本体21と、工具Tが取り付けられる取付部28と、取付部28に連結された棒状部材291とを有する。棒状部材291は、回転シャフト本体21の内側に配置されている。図22に記載の例では、加工ヘッド10の取付部駆動装置11が棒状部材291を第1方向DR1に押圧すると、棒状部材291および取付部28は、回転シャフト本体21に対して第1方向DR1に相対移動する。この状態で、取付部28に取り付けられた工具Tを他の工具に交換することができる。工具が交換された後、回転シャフト20に配置された付勢部材293(例えば、皿ばね)が棒状部材291を第2方向DR2に押圧する。こうして、棒状部材291および取付部28は、回転シャフト本体21に対して第2方向DR2に相対移動する。
図22に記載の例では、ハウジング4は、先端側部分4aと、後端側部分4bと、先端側部分4aと後端側部分4bとの間の中間部分4cと、を有する。
図22に記載の例では、回転体2を第1軸AX1まわりに回転可能に支持する複数の軸受3は、第1軸受3aと、第2軸受3bとを含む。付加的に、複数の軸受3は、第3軸受3cを含んでいてもよい。第3軸受3cは、第1軸AX1に沿う方向において、第1軸受3aと第2軸受3bとの間に配置されている。第3軸受3cは、例えば、玉軸受である。
図22に記載の例では、工作機械の主軸装置1は、回転体2(より具体的には、回転シャフト20)を第1軸AX1まわりに回転させる第1回転駆動装置5を備える。第1回転駆動装置5は、第1モータであってもよい。図22に記載の例では、第1回転駆動装置5(より具体的には、第1モータ)は、ステータ51と、ロータ53とを有する。この場合、ステータ51に電流が供給されると、電磁気的作用によって、ロータ53が第1軸AX1まわりを回転する。図22に記載の例では、ステータ51はハウジング4に固定され、ロータ53は回転体2(より具体的には、回転シャフト20)に固定されている。
工作機械の主軸装置1は、軸受3(例えば、第1軸受3a)に、オイルおよびエアを含む混合流体を供給する供給流路66を備える。供給流路66の少なくとも一部は、ハウジング4に配置されている。供給流路66の少なくとも一部は、ハウジング4に形成された貫通孔によって構成されていてもよい。
工作機械の主軸装置1は、軸受3(より具体的には、第1軸受3a)を通過したオイルEを回収する回収流路71を有する。回収流路71は、供給流路66から軸受3(より具体的には、第1軸受3a)に供給されたエアの少なくとも一部を回収してもよい。また、回収流路71は、エア流路93から第3隙間G3(必要であれば、図18を参照。)に供給された第2エアの少なくとも一部を回収してもよい。回収流路71の少なくとも一部は、ハウジング4に配置されている。回収流路71の少なくとも一部は、ハウジング4に形成された貫通孔によって構成されていてもよい。
工作機械の主軸装置1は、軸受3(より具体的には、第1軸受3a)から、オイルおよびエアを含むオイル含有流体を回収する第2回収流路72を備えていてもよい。図22に記載の例では、第2回収流路72は、回収流路71とは、別の流路である。図22に記載の例において、第2回収流路72は、軸受3(より具体的には、第1軸受3a)から、直接的にオイルを回収する。第2回収流路72によって回収されることなく、軸受3(より具体的には、第1軸受3a)を通過したオイルEが、回収流路71によって回収される。
工作機械の主軸装置1は、第2軸受3bから、オイルおよびエアを含むオイル含有流体を回収する第3回収流路73を備えていてもよい。図22に記載の例では、第3回収流路73は、回収流路71および第2回収流路72とは、別の流路である。図22に記載の例において、第3回収流路73は、第2軸受3bから、直接的にオイルを回収する。
図1乃至図27を参照して、第3の実施形態における工作機械100について説明する。図25は、第3の実施形態における工作機械100の一例を模式的に示す概略斜視図である。図26は、第3の実施形態における工作機械100の他の一例を模式的に示す概略斜視図である。図27は、制御装置140が複数の制御対象機器を制御可能な様子を模式的に示す図である。
続いて、図1乃至図27を参照して、第3の実施形態における工作機械100(あるいは、第1の実施形態における工作機械の主軸装置1A、または、第2の実施形態における工作機械の主軸装置1B)において採用可能な任意付加的な構成について説明する。
図22に記載の例において、潤滑装置6は、エア源AS1(例えば、エアコンプレッサ)と、オイルタンク62と、ポンプ63と、混合器64と、供給流路66と、混合器64と供給流路66とを接続する供給管68とを有する。
図22に記載の例において、回収装置7は、回収流路71と、第1エジェクタ75aと、回収流路71と第1エジェクタ75aとを接続する第1管路74aと、第1排気管路76aと、エキゾーストクリーナ77と、回収容器78と、エア源AS2(例えば、エアコンプレッサ)とを含む。回収装置7のエア源AS2は、潤滑装置6のエア源AS1と同じであってもよいし、潤滑装置6のエア源AS1とは異なっていてもよい。
第3の実施形態における工作機械100は、エア供給装置9を備えていてもよい。エア供給装置9は、ハウジング4に形成された吐出口49にエアを供給する。
図25に記載の例では、ワーク支持装置110は、ワークWを支持する支持具111(より具体的には、テーブル111a)と、支持具111(より具体的には、テーブル111a)を第2軸AX2まわりに回転させる第2回転駆動装置112とを有する。ワーク支持装置110は、テーブル111aを、第2軸AX2に垂直な軸AX3まわりに傾動させる傾動装置113を有していてもよい。
移動装置120は、加工ヘッド10を、ワーク支持装置110に対して相対移動させる。移動装置120は、加工ヘッド10を3次元的に移動させることが可能な装置であってもよい。移動装置120は、鉛直方向に平行なZ軸に沿って加工ヘッド10を移動させることが可能であってもよい。移動装置120は、水平方向に平行なX軸に沿って加工ヘッド10を移動させることが可能であってもよい。また、移動装置120は、X軸およびZ軸の両方に垂直なY軸に沿って加工ヘッド10を移動させることが可能であってもよい。図25および図26に記載の例では、加工ヘッド10は、移動装置120を介して、ベース130によって支持されている。
制御装置140は、少なくとも、第1回転駆動装置5、および、移動装置120を制御する。
Claims (15)
- 後端部と、工具を保持する先端部とを有する回転体と、
内輪と外輪とを有する軸受と、
前記軸受を介して、前記回転体を第1軸まわりに回転可能に支持するハウジングと、
前記軸受に、オイルおよびエアを含む混合流体を供給する供給流路と、
前記軸受を通過した前記オイルを回収する回収流路と
を具備し、
前記回転体は、
前記内輪を支持し、第1外周面を有する第1部分と、
前記第1外周面よりも径が小さな第2外周面を有し、前記後端部から前記先端部に向かう方向を第1方向と定義するとき、前記第1部分よりも前記第1方向側に配置される第2部分と、
前記第1外周面と前記第2外周面とを接続する段差面と
を有し、
前記ハウジングは、
前記外輪を支持する第3部分と、
前記第1部分と前記第3部分との間の第1隙間から前記オイルを受け取る環状受容空間を規定する第4部分と
を有し、
前記第4部分は、
前記環状受容空間から前記回収流路に前記オイルを誘導する開口部と、
前記段差面および前記環状受容空間の両方に面し、前記第1軸から離れる方向に突出する環状突起と
を有する
工作機械の主軸装置。 - 前記第4部分は、前記第1軸に向かって突出する環状突出部を有し、
前記環状突出部は、
前記環状突起と、
前記段差面に面する第1面と、
前記第2外周面に面する第2面と
を有する
請求項1に記載の工作機械の主軸装置。 - 前記第1面と前記段差面との間には、前記第1隙間と流体的に連通する第2隙間が形成され、
前記第2面と前記第2外周面との間には、前記第2隙間と流体的に連通する第3隙間が形成されている
請求項2に記載の工作機械の主軸装置。 - 前記ハウジングの先端部と前記回転体との間には、前記第3隙間に連通するエア噴射口が形成され、
前記ハウジングには、エア源から供給される第2エアが流れるエア流路が形成され、
前記ハウジングには、前記第3隙間から前記第2隙間に向かう第1エア流れと、前記第3隙間から前記エア噴射口に向かう第2エア流れとが形成されるように、前記エア流路から受け取る前記第2エアを前記第3隙間に吐出する吐出口が形成されている
請求項3に記載の工作機械の主軸装置。 - 前記環状受容空間の全体が、前記第2隙間よりも前記第1方向側に配置されている
請求項3に記載の工作機械の主軸装置。 - 前記第2隙間は、前記環状受容空間を介して、前記第1隙間に連通し、
前記第1方向とは反対の方向を第2方向と定義するとき、前記環状受容空間の前記第1方向側の端は、前記第2隙間よりも前記第1方向側に配置され、前記環状受容空間の前記第2方向側の端は、前記第2隙間よりも前記第2方向側に配置されている
請求項3に記載の工作機械の主軸装置。 - 前記環状突出部は、前記第1軸に向かう方向に凹んだ第1環状溝を有し、
前記第1環状溝は、前記環状受容空間に面する
請求項2乃至6のいずれか一項に記載の工作機械の主軸装置。 - 前記ハウジングの前記第4部分は、前記第1軸から離れる方向に凹んだ第2環状溝を有し、
前記第2環状溝は、前記環状受容空間に面する
請求項7に記載の工作機械の主軸装置。 - 前記環状突起は、下面を有し、
前記下面は、前記第1方向に向かうにつれて前記第1軸に近づく傾斜面を含む
請求項1乃至6のいずれか一項に記載の工作機械の主軸装置。 - 前記ハウジングは、
前記環状突起を含む第1部品と、
前記第1部品を支持する第2部品と
を有する
請求項1乃至6のいずれか一項に記載の工作機械の主軸装置。 - 前記第1軸に平行な直線上に、前記第1隙間と、前記環状受容空間とが配置されている
請求項1乃至6のいずれか一項に記載の工作機械の主軸装置。 - 前記段差面の最外縁と前記第1軸との間の距離を第1距離と定義し、前記環状突起の最外縁と前記第1軸との間の距離を第2距離と定義するとき、前記第2距離は前記第1距離以下である
請求項1乃至6のいずれか一項に記載の工作機械の主軸装置。 - 回転体と、第1軸受を含む複数の軸受と、前記複数の軸受を介して前記回転体を回転可能に支持するハウジングと、前記回転体を第1軸まわりに回転させる第1回転駆動装置と、を有する加工ヘッドと、
供給流路を介して前記第1軸受にオイルおよびエアを含む混合流体を供給する潤滑装置と、
前記第1軸受を通過した前記オイルの少なくとも一部を、回収流路を介して回収する回収装置と、
ワークを支持するワーク支持装置と、
前記加工ヘッドを、前記ワーク支持装置に対して相対移動させる移動装置と、
少なくとも前記第1回転駆動装置および前記移動装置を制御する制御装置と
を具備し、
前記回転体は、
後端部と、
工具を保持する先端部と、
前記第1軸受の内輪を支持し、第1外周面を有する第1部分と、
前記第1外周面よりも径が小さな第2外周面を有し、前記後端部から前記先端部に向かう方向を第1方向と定義するとき、前記第1部分よりも前記第1方向側に配置される第2部分と、
前記第1外周面と前記第2外周面とを接続する段差面と
を有し、
前記ハウジングは、
前記第1軸受の外輪を支持する第3部分と、
前記第1部分と前記第3部分との間の第1隙間から前記オイルを受け取る環状受容空間を規定する第4部分と
を有し、
前記第4部分は、
前記環状受容空間から前記回収流路に前記オイルを誘導する開口部と、
前記段差面および前記環状受容空間の両方に面し、前記第1軸から離れる方向に突出する環状突起と
を有する
工作機械。 - 前記第4部分は、前記第1軸に向かって突出する環状突出部を有し、
前記環状突出部は、
前記環状突起と、
前記段差面に面する第1面と、
前記第2外周面に面する第2面と
を有する
請求項13に記載の工作機械。 - 前記第1面と前記段差面との間には、前記第1隙間と流体的に連通する第2隙間が形成され、
前記第2面と前記第2外周面との間には、前記第2隙間と流体的に連通する第3隙間が形成されている
請求項14に記載の工作機械。
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