JPH0579035U - 主軸装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】円筒状の主軸を有する主軸装置において主軸内
側に轟き音となって発生する騒音を低減させる。 【構成】ハウジング１に転がり軸受２、３を介して回転
自在に支承されその内周にスプライン溝４５を有する円
筒状の主軸４と、主軸４の内側に軸方向に相対移動可能
に配設されその先端に工具９が着脱自在に係合される係
合部８を有するとともにその外周面に螺旋溝５７を有す
るドローバー５とで構成し、螺旋溝５７及びスプライン
溝４５を介して主軸４とドローバー５との間に形成され
た空間部にクーラント液Ｃを充満させる。軸受２、３か
ら主軸４に伝達された弾性波（微小振動）は、音となっ
て伝達されることがなく、かつクーラント液Ｃを通過す
る際に振動エネルギが減衰するため、主軸４の内側に轟
き音となって発生する騒音は低減する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、工作機械等に利用される主軸装置に関し、詳しくは内部に貫通孔等 を有する円筒状の主軸を備えた主軸装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

例えばマシニングセンタ等の工作機械には、図３に示すような主軸装置が搭載 されている。この主軸装置は、ハウジング１ｂと、ハウジング１ｂの内側に２組 のアンギュラ転がり軸受２ｂ、３ｂを介して回転自在に支承され、図示しないモ ータにより回転駆動する円筒状の主軸４ｂと、主軸４ｂの内側に軸方向へ相対移 動可能に配設され、その先端に工具９ｂのプルスタット９１ｂが着脱自在に係合 される係合部８ｂを有するドローバー５ｂと、ドローバー５ｂと主軸４ｂとの間 に介装されドローバー５ｂを後端側へ常時付勢する皿ばね５０ｂと、ドローバー ５ｂの後端側に配設されドローバー５ｂを先端側へ押圧してコレット５３ｂによ るプルスタット９１ｂの把持を解除するアンクランプシリンダ７ｂとを備えてい る。前記工具９ｂは、皿ばね５０ｂの付勢力によって主軸４ｂの先端部内周に形 成されたテーパ面４６ｂに押し付けられた状態で装着される。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上記従来の主軸装置において、主軸４ｂが高速回転するほど大きな 騒音が主軸内部から発生するという問題がある。この騒音は、アンギュラ転がり 軸受２ｂ、３ｂのボール２３ｂ、３３ｂが内輪２１ｂ、３１ｂ及び外輪２２ｂ、 ３２ｂによって押圧された状態で軸方向に規制されているため、転動するボール ２３ｂ、３３ｂが通過する際に内輪２１ｂ、３１ｂ及び外輪２２ｂ、３２ｂの表 面が弾性変形し、これにより生じる弾性波（微小振動）が主軸４ｂの内側に伝達 されると主軸内部に形成された空間部から轟き音となって発生するものと考えら れる。

【０００４】 本考案は上記問題に鑑み案出されたものであり、その解決すべき課題は、主軸 の内側に発生する騒音を低減させ得る主軸装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するため本考案は、ハウジングに転がり軸受を介して回転自在 に支承された円筒状の主軸と、該主軸の内側に配設された機能部材とを備えた主 軸装置において、前記主軸と前記機能部材との間に形成された空間部で少なくと も転がり軸受に対応する位置に液体が充満されているという構成を採用している 。

【０００６】

【作用】

本考案の主軸装置にあっては、主軸と主軸の内側に配設された機能部材との間 に形成された空間部には液体が充満されているため空間を有しない。このため、 主軸が高速で回転したときに転がり軸受から主軸の内側に向かって伝達された弾 性波（微小振動）は、音となって伝達されることがなく、かつ空間部に充満され た液体を通過する際には振動エネルギが減衰する。これにより、主軸の内側に轟 き音となって発生する騒音は低減する。

【０００７】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づき説明する。 （実施例１） 図１に本実施例に係る主軸装置の軸方向に沿う断面図を示す。 本実施例の主軸装置は、工作機械のハウジング１内で軸方向の両側位置に配設 された２組の転がり軸受２、３と、転がり軸受２、３の内側に回転自在に支承さ れた円筒状の主軸４と、主軸４の内側に配設されその外周に螺旋溝５７及びスプ ライン溝５８を有するドローバー５と、ドローバー５の後端に取り付けられ螺旋 溝５７及びスプライン溝５８にクーラント液Ｃを送る回転分配器６と、回転分配 器６の後端側に配設されたアンクランプシリンダ７とを主要素として構成されて いる。

【０００８】 転がり軸受２、３は、主軸４の外周に嵌着された内輪２１、３１と、ハウジン グ１の内周に嵌着された外輪２２、３２と、内輪２１、３１及び外輪２２、３２ の間に軸方向に規制されて転動可能に配設されたボール２３、３３とからなるア ンギュラタイプのものである。各内輪２１、３１及び外輪２２、３２の間には、 主軸４の外周に嵌着された内輪間座２５、３５及びハウジング１の内周に嵌着さ れた外輪間座２６、３６が介装されている。そして、各内輪２１、３１の内輪間 座２５、３５と反対側の側面は、主軸４の外周に形成された段部４１や主軸４の 外周に嵌着された内側リング２７、３７によって位置決めされている。また、各 外輪２２、３２の外輪間座２６、３６と反対側の側面は、ハウジング１の内周に 形成された段部１２やハウジング１の内周に嵌着された外側リング２８、３８に よって位置決めされている。

【０００９】 主軸４は、軸芯に沿って貫通する貫通孔を有する円筒状のものであり、転がり 軸受２、３の内側に回転自在に支承されている。主軸４の内周のほぼ中央には段 差部４２が形成されており、この段差部４２を境にして工具９の装着される先端 側は大径内周面４３となり、後端側は小径内周面４４となっている。大径内周面 ４３には、段部４２から転がり軸受２と対応する位置まで軸方向に延びる複数の スプライン溝４５が形成されている。また、主軸４の先端側開口部の内周には、 装着される工具９を支持するテーパ面４６が設けられている。この主軸４は、図 示しないモータによって回転駆動される。

【００１０】 ドローバー５は、主軸４の大径内周面４３に対応する位置に形成された小径外 周面５１と、主軸４の小径内周面４４に対応する位置に形成された大径外周面５ ２とを有する杆状のものであり、主軸４の貫通孔内に配設されている。ドローバ ー５の小径外周面５１側先端には、工具９のプルスタット９１をコレット８３に よって把持する係合部８が配設されている。この係合部８は、主軸４の内周に螺 子止め固定された筒状基部８１と、筒状基部８１の内側に嵌入されたドローバー ５の先端部に螺子止め固定され、ドローバー５とともに軸方向へ移動可能に配設 された押圧部８２と、押圧部８２及び筒状基部８１に係止され押圧部８２の軸方 向への移動と筒状基部８１の内周に設けられたカムによって爪状の先端側が開閉 するコレット８３とで構成されている。そして、ドローバー５の大径外周面５２ には軸方向に延びるガイド溝５６が形成されており、このガイド溝５６には主軸 ４に取り付けられたガイド螺子５５が嵌合されている。これにより、ドローバー ５は主軸４の貫通孔内で軸方向へ所定距離移動可能である。また、ドローバー５ の小径外周面５１の外側には、一端側が前記筒状基部８１と当接し、他端側が小 径外周面５１と大径外周面５２との段差面５３に当接するように複数個からなる 皿ばね５０が配設されている。この皿ばね５０によってドローバー５は後端側へ 常時付勢されており、これにより係合部８のコレット８３が閉じた状態となって プルスタット９１の把持を維持している。さらに、大径外周面５２には、主軸４ の内周に形成されたスプライン溝４５と連通して螺旋溝５７が網目状に形成され ている。これら螺旋溝５７及びスプライン溝４５を主体として主軸４とドローバ ー５との間に形成された空間部には、ドローバー５の後端部に形成された連通路 ５９を介して後述の回転配分器６より送られたクーラント液Ｃが充満されている 。なお、この空間部は、その軸方向両側でドローバー５と主軸４との間に介装さ れたＯリング４８及びドローバー５と筒状基部８１との間に介装されたＯリング ４９により封止されている。

【００１１】 回転分配器６は、ポンプ６５から送られるクーラント液Ｃを主軸４とドローバ ー５との間の空間部に供給するものであって、ドローバー５の後端部に装着され ている。この回転分配器６は、ドローバー５の連通路５９と連通する供給路６１ を有する回転体６２を備え、この回転体６２がドローバー５の後端部に同一軸的 に連結されている。この回転分配器６とポンプ６５とを結ぶクーラント液Ｃの流 通路中には、減圧弁６６及びリリーフ弁６７が配設されており、回転分配器６よ り送り込まれて螺旋溝５７及びスプライン溝４５内に充満するクーラント液Ｃの 圧力が一定に保持されるようになっている。

【００１２】 アンクランプシリンダ７は、ドローバー５の先端に設けられた係合部８のコレ ット８３によるプルスタット９１の把持を解除状態にするものであって、回転分 配器６の後端側に配設されている。このアンクランプシリンダ７は、そのシリン ダロッド７１が進出したときに回転分配器６の後端面を押圧し、これによりドロ ーバー５の先端に取り付けられたコレット８３の先端が開放することによって工 具９のプルスタット９１の係脱が可能となっている。

【００１３】 以上のように構成された本実施例の主軸装置は、アンクランプシリンダ７を作 動させると、進出したシリンダロッド７１が皿ばね５０の付勢力に抗して回転分 配器６の後端面を押圧し、これによりドローバー５とともに移動する係合部８の コレット５３の先端が開放状態となる。この状態で、古い工具９を抜き取り、新 しい工具９のプルスタット９１の先端部をコレット８３内に挿入し、シリンダロ ッド７１が後退するように作動させると、皿ばね５０の付勢力によりドローバー ５が後端側へ移動し、これに伴って先端が閉塞するコレット８３にプルスタット ９１が把持され、工具９は主軸４のテーパ面４６に当接するまでドローバー５と ともに移動し主軸４に装着される。

【００１４】 この状態で、モータにより主軸４が回転駆動され、工具９による加工が行われ る。内輪２１、４１と外輪２２、３２間でボール２３、３３を介して予圧がかけ られているので、前記主軸４の回転に伴って、転がり軸受２、３のボール２３、 ３３が内輪２１、３１及び外輪２２、３２の表面上を転動する際に、内輪２１、 ３１及び外輪２２、３２の表面が弾性変形することにより弾性波（微小振動）が 発生する。しかし、内輪２１、３１から主軸４の内側に伝達された弾性波は、ド ローバー５に形成された螺旋溝５７及びスプライン溝４５を主体として主軸４と ドローバー５との間の空間部にクーラント液Ｃが充満されているため、音となっ て伝達されることがなく、かつ空間部に充満された液体クーラント液Ｃを通過す る際には振動エネルギが減衰する。これにより、主軸４の内側に轟き音となって 発生する騒音は低減する。

【００１５】 なお、２組の転がり軸受２、３からそれぞれ周波数の異なる弾性波が発生する ので、共振する恐れは少ない。 以上のように本実施例の主軸装置によれば、ドローバー５に形成された螺旋溝 ５７及びスプライン溝４５を主体として主軸４とドローバー５との間に形成され た空間部にクーラント液Ｃが充満されているため、主軸４の内側に轟き音となっ て発生する騒音を低減させることができる。 （実施例２） 図２に本実施例に係る主軸装置の軸方向に沿う断面図を示す。

【００１６】 本実施例の主軸装置は、主軸４ａとその内側に配設された回転軸５ａとの間の 空間部にクーラント液Ｃを充満させた点で基本的には実施例１と同じであるが、 工具９ａと係合する回転軸５ａをモータＭによって回転させることにより工具９ ａの着脱を行うように構成された点で異なるものである。したがってここでは、 実施例１と共通する点の説明は省略し、異なる点を中心に説明する。

【００１７】 ハウジング１ａの内側に転がり軸受２ａ、３ａを介して回転自在に支承された 主軸４ａは、内周先端側に形成されたテーパ面４６ａを除き一定の径で形成され た内周面４４ａを有する。 主軸４ａの内側に配設されている回転軸５ａは、一定の径の外周面５１ａを有 し、この外周面５１ａには、先端面から後端面近傍まで軸方向に延びる複数のス プライン溝又は螺旋溝５８ａが形成されている。このスプライン溝５８ａを主体 として主軸４ａと回転軸５ａとの間に形成された空間部には、図示しないポンプ より回転分配器６ａ及び連通路５９ａを介して送られたクーラント液Ｃが充満さ れている。また、この回転軸５ａは、その外周面５１ａに形成された環状ガイド 溝５６ａに、主軸４ａに取り付けられたガイド螺子５５ａが嵌合されていること により、主軸４ａの貫通孔内で回転可能かつ軸方向に移動不能に配設されている 。この回転軸５ａの先端部には、工具９ａのプルスタット９１ａをボール８８ａ によって保持する係合部８ａが配設されている。この係合部８ａは、主軸４ａの 内周に螺子止め固定された筒状基部８１ａをもち、この筒状基部８１ａの内側に はドローバー５ａの先端部に螺子部８２ａを介して相対回転可能に連結された可 動基部８３ａが配設されている。可動基部８３ａは、その外周面に軸方向に延在 して形成された案内溝８４ａに、筒状基部８１ａに取り付けられた案内螺子８５ ａが嵌合されていることにより、軸方向に移動可能かつ回転不能となっている。 この可動基部８３ａの先端部には、プルスタット９１ａの先端部が嵌入される保 持穴８６ａが形成されており、この保持穴８６ａを囲む壁部には、筒状基部８１ ａの先端面に形成されたカム８７ａ上へ可動基部８３ａの移動によって転動する 複数のボール８８ａが配設されている。

【００１８】 そして、主軸４ａの後端側には、回転分配器６ａの回転体６２ａ及び歯車６３ 、６４を介して主軸４ａを正逆両方向へ回転させるモータＭが配設されている。 以上のように構成された主軸装置において、工具９を主軸４ａに着脱するには モータＭを駆動させて行う。すなわち、モータＭを正回転方向に所定量駆動させ ると、回転軸５ａが環状ガイド溝５６ａ及びガイド螺子５５ａにより規制されて 正回転するのに伴い、係合部８ａの可動基部８３ａは案内溝８４ａ及び案内螺子 ８５ａにより規制されて先端側方向へ移動し、ボール８８ａがカム８７ａ上へ転 動することによって工具９ａのプルスタット９１ａを可動基部８３ａに着脱可能 となる。また、その状態でプルスタット９１ａを可動基部８３ａに装着した後、 モータＭを逆回転方向に駆動させると、回転軸５ａが逆回転するのに伴い可動基 部８３ａは後端側方向へ移動し、カム８７ａから転動したボール８８ａによって プルスタット９１ａが把持されることにより、工具９ａは可動基部８３ａととも に移動し主軸４ａのテーパ面４６ａに当接した状態で固定される。

【００１９】 このようにして工具９ａが装着された後、駆動機により主軸４ａが回転駆動さ れ、工具９ａによる加工が行われる。この主軸４ａの回転に伴って、転がり軸受 ２ａ、３ａより主軸４ａの内側へ向かって伝達される弾性波は、スプライン溝５ ８ａを主体とする主軸４ａと回転軸５ａとの間の空間部にクーラント液Ｃが充満 されているため、音となって伝達されることがなく、かつクーラント液Ｃを通過 する際にはその振動エネルギが減衰する。したがって、本実施例の主軸装置の場 合にも、上記実施例１の場合と同様に主軸４ａの内側に轟き音となって発生する 騒音を低減させることができる。

【００２０】 なお、本実施例では、クーラント液Ｃを充満させる空間部となるスプライン溝 ５８ａが回転軸５ａの外周に形成されているが、このスプライン溝５８ａを主軸 ４ａの内周に形成してもよく、また、スプライン状ではなく螺旋状等に形成して もよい。 また、上記実施例１及び実施例２においては、空間部に充満させる液体として クーラント液Ｃを用いたが、これに限らず種々のものを用いることができる。

【００２１】 さらに、上記実施例１及び実施例２は、工具着脱用に設けられたドローバー５ や回転軸５ａを円筒状の主軸の内側に配設した主軸装置を例に説明したが、例え ば真空チャックを搭載した主軸装置であって真空チャック用のバキュームパイプ を主軸の内側に配設した形式のもの等、円筒状の主軸を備えた主軸装置に対して 本考案を適用することができる。

【００２２】

【考案の効果】

本考案の主軸装置によれば、主軸と機能部材との間に形成された空間部に液体 が充満されているため、転がり軸受から主軸内側に伝達される弾性波は音となっ って伝達されることがなく、かつその振動エネルギが液体を通過する際に減衰す るので、主軸の内側に轟き音となって発生する騒音を低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１に係る主軸装置の軸方向に沿う断面図
である。

【図２】実施例２に係る主軸装置の軸方向に沿う断面図
である。

【図３】従来の主軸装置の軸方向に沿う断面図である。

【符号の説明】

１…ハウジング ２、３…転がり軸受 ４…主軸 ５…ドローバー（機能部材） ６回転分配器 ７…アンクランプシリンダ ８…係合部 ９…工具 ４５…スプライン溝 ５７…螺旋溝 Ｃ…クーラン
ト液（液体）

フロントページの続き (72)考案者 杉本 太 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングに転がり軸受を介して回転自
   在に支承された円筒状の主軸と、該主軸の内側に配設さ
   れた機能部材とを備えた主軸装置において、 前記主軸と前記機能部材との間に形成された空間部で少
   なくとも転がり軸受に対応する位置に液体が充満されて
   いることを特徴とする主軸装置。