JPH09136234A - 主軸ヘッドアタッチメント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンパントで、主軸を低振動で高速回転で
き、また高速回転されても発熱の問題を生じることがな
く、しかも長寿命で、メンテナンスフリーの高速回転用
の主軸ヘッドアタッチメントを提供すること。 【解決手段】 工作機械のラム６１に交換可能に装着さ
れる主軸ヘッドアタッチメント１において、ラム６１に
対する取付面部５を有してラム６１に着脱可能に固定装
着されるアタッチメント本体３にハウジング組立体２９
を取り付け、このハウジング組立体２９にアタッチメン
ト主軸３１を空気静圧軸受により回転可能に設け、ハウ
ジング組立体２９に搭載された主軸モータ５７によって
ラム６１内の主軸駆動軸６５とは別にアタッチメント主
軸３１を直結駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、マシニングセン
タなどの工作機械で使用される主軸ヘッドアタッチメン
トに関し、特に工作機械のラムに交換可能に装着される
主軸ヘッドアタッチメントに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】マシニングセンタなどの工作機械におい
ては、切削加工対象の加工物の形状や加工面の方向、使
用工具の刃物径の制限等により、アングルヘッドなど、
必要に応じた主軸ヘッドアタッチメントをラムに交換可
能に装着することが行われている。

【０００３】特に使用工具の刃物径の制限や高速切削、
高速研削により、高能率、高精度加工を行う場合には、
工作機械がラムに本来有している主軸（主軸駆動軸ある
いは機械在来主軸）の回転を増速歯車、摩擦車等により
増速し、主軸ヘッドアタッチメントの刃物軸（アタッチ
メント主軸）に伝達することが行われている。

【０００４】また一般に、この主軸ヘッドアタッチメン
トの刃物軸の軸受はボール、ころ等の転動体によるころ
がり軸受により行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ラムの機械在来主軸を
増速歯車、摩擦車等により増速する場合、各機械部品の
製作精度を吟味しても、振動の発生は完全には避けるこ
とができず、主軸の振動によって加工面精度が低減す
る。また増速のための機械部品が占める空間のため、ア
タッチメント全体をコンパクトに設計することが難し
い。

【０００６】主軸ヘッドアタッチメントの刃物軸はころ
がり軸受によって支持されているため、発熱、熱変形に
より許容最高回転速度に制限が生じる。ころがり軸受に
よる主軸支持では、ＤｍＮ値がせいぜい２５０万程度で
あり、この数値が大きくなるほど発熱に対する対策が必
要になり、冷却のための潤滑油の流量を大きくする必要
が生じる。またこれらの対策が充分になされても、転動
体を使用した軸受には寿命があり、軸受を定期的に交換
する保守作業が必要になり、ランニングコストの面でも
好ましくない。

【０００７】このことに対して主軸ヘッドアタッチメン
トの刃物軸を油静圧軸受により支持することが考えられ
るが、この場合には、油静圧軸受に対する供給油を回収
する必要があり、特に主軸が垂直方向に取り付けられる
門形工作機械においては、油回収が極めて困難である。
また大量の油の使用はエコロジーの観点からも望ましく
ない。

【０００８】この発明は、上述の如き問題点に着目して
なされたものであり、コンパントで、主軸を低振動で高
速回転でき、また高速回転されても発熱の問題を生じる
ことがなく、しかも長寿命で、メンテナンスフリーの高
速回転用の主軸ヘッドアタッチメントを提供することを
目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項１による発明は、工作機械のラムに交換可
能に装着される主軸ヘッドアタッチメントにおいて、前
記ラムに対する取付面部を有し、前記ラムに着脱可能に
固定装着されるアタッチメント本体と、前記アタッチメ
ント本体に固定装着された主軸ハウジングと、前記主軸
ハウジングより回転可能に支持されたアタッチメント主
軸と、前記主軸ハウジングに設けられ前記アタッチメン
ト主軸を直結駆動する主軸モータとを有していることを
特徴としている。

【００１０】この発明による主軸ヘッドアタッチメント
では、アタッチメント本体がラムに着脱可能に固定装着
され、そのアタッチメント本体に取り付けられた主軸ハ
ウジングより回転可能に支持されているアタッチメント
主軸が主軸ハウジングに搭載された主軸モータによって
直結駆動される。この場合のアタッチメント主軸の回転
速度は主軸モータの回転速度により直接的に決まる。

【００１１】また上述の目的を達成するために、請求項
２による発明は、請求項１に記載の主軸ヘッドアタッチ
メントにおいて、前記アタッチメント主軸を回転可能に
支持する空気静圧軸受が設けられていることを特徴とし
ている。

【００１２】この発明による主軸ヘッドアタッチメント
では、アタッチメント主軸が主軸ハウジングにより空気
静圧軸受により無接触式に回転可能に支持される。この
空気静圧軸受によるアタッチメント主軸の支持は、ラジ
アル方向の支持は勿論のこと、スラスト方向の支持に関
して行われる。

【００１３】また上述の目的を達成するために、請求項
３による発明は、請求項１または２に記載の主軸ヘッド
アタッチメントにおいて、前記アタッチメント主軸が前
記ラムに設けられている主軸駆動軸の一側方にオフセッ
トして配置され、前記アタッチメント主軸と前記主軸駆
動軸とが軸線方向に見て一部オーバラップしていること
を特徴としている。

【００１４】この発明による主軸ヘッドアタッチメント
では、アタッチメント主軸が主軸駆動軸と軸線方向に見
てオーバラップし、このオーバラップにより主軸ヘッド
アタッチメントの軸線方向寸法が小さくなる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下にこの発明の実施の形態を図
面を用いて詳細に説明する。

【００１６】図１、図２はこの発明による主軸ヘッドア
タッチメントの一つの実施の形態を示している。これら
の図において、主軸ヘッドアタッチメントは符号１によ
り示されており、主軸ヘッドアタッチメント１は、アタ
ッチメント本体３と、主軸ユニット１３を有している。

【００１７】アタッチメント本体３は、工作機械のラム
６１に対する取付面部５を有する取付筒部７と、取付筒
部７の一側部に一体的に形成された主軸ユニット保持筒
部９とを有し、取付面部５にてラム６１のプルスタッド
６３と係合して取付筒部７内にラム６１の主軸駆動軸６
５の先端側を収容した形態でラム６１に交換可能に位置
決め装着される。換言すれば、アタッチメント本体３
は、一つのマウント部材であり、ラム６１に着脱可能に
固定される。

【００１８】主軸ユニット１３は、軸受ハウジング１７
と先端キャップ部材１９とリングスペーサ２１とモータ
ハウジング２３と後端キャップ部材２５とウォータジャ
ケット２７ａ、２７ｂとにより構成されたハウジング組
立体（主軸ハウジング）２９と、ラム６１の主軸駆動軸
６５とは全く独立した形態にてハウジング組立体２９内
に配置されたアタッチメント主軸３１とを有しており、
ハウジング組立体（主軸ハウジング）２９は主軸ユニッ
ト保持筒部９内に嵌合挿入されてボルト１５によりアタ
ッチメント本体３に固定装着されている。

【００１９】ハウジング組立体２９には、後部ラジアル
軸受用スリーブ３３と、前部ラジアル・スラスト軸受用
スリーブ３５と、先端ラジアル・スラスト軸受用スリー
ブ３７が各々固定されており、これらの各スリーブには
アタッチメント主軸３１の外周面に対応する空気静圧ラ
ジアル軸受３９と、アタッチメント主軸３１に形成され
たフランジ３１ａの前後両スラスト面に対応する空気静
圧スラスト軸受４１とが構成されている。

【００２０】アタッチメント主軸３１はこれら空気静圧
ラジアル軸受３９、空気静圧スラスト軸受４１により軸
線方向移動を規制された状態でハウジング組立体２９よ
り回転可能に支持される。このアタッチメント主軸３１
は、主軸駆動軸６５の一側方にオフセットされて主軸駆
動軸６５と同一の軸線方向に延在し、主軸駆動軸６５と
軸線方向に見て一部がオーバラップする軸線方向位置に
配置されている。

【００２１】またハウジング組立体２９には、空気静圧
ラジアル軸受３９と空気静圧スラスト軸受４１に静圧軸
受用の圧縮空気を供給するための圧縮空気通路４５と、
空気排出通路４７とが形成されている。空気排出通路４
７はモータハウジング２３と連通し、静圧軸受用の圧縮
空気はモータハウジング２３の図示されていない空気排
出口より大気中に放出される。

【００２２】アタッチメント主軸３１の先端部にはコレ
ットチャック４９が取り付けられ、コレットチャック４
９の回転工具５１が交換可能に取り付けられる。

【００２３】アタッチメント主軸３１の後端部はモータ
ハウジング２３内に位置しており、この部分にはロータ
５３が直接的に取り付けられている。モータハウジング
２３内には筒状のステータ５５が取り付けられており、
このステータ５５とロータ５３とによりアタッチメント
主軸３１を直接駆動するビルドインモータ（主軸モー
タ）５７が構成されている。

【００２４】アタッチメント主軸３１を直接駆動する場
合、主軸モータであるビルドインモータ５７は、アタッ
チメント主軸３１と同一軸線上に配置され、アタッチメ
ントの軸線方向長さを長くすることになるが、アタッチ
メント主軸３１は、主軸駆動軸６５の一側方にオフセッ
トされて主軸駆動軸６５と軸線方向に見て一部がオーバ
ラップする軸線方向位置に配置されているから、ビルド
インモータ５７によるアタッチメント軸長の拡大がキャ
ンセルされ、アタッチメント軸長が長くなく、工作機械
本来の仕様が犠牲になることが回避、あるいは最小限に
止められる。

【００２５】ウォータジャケット２７ａ、２７ｂには各
々冷却水通路５９ａ、５９ｂが形成されており、冷却水
通路５９ａ、５９ｂを流れる冷却水により軸受ハウジン
グ１７とモータハウジング２３とが水冷されるようにな
っている。

【００２６】上述の構成による主軸ヘッドアタッチメン
ト１では、アタッチメント主軸３１は、主軸駆動軸６５
とは別に、主軸ヘッドアタッチメント１に搭載されたビ
ルドインモータ５７によって独立した形態で直結駆動さ
れる。すなわち、アタッチメント主軸３１は、主軸駆動
軸６５によって駆動されず、専用のビルドインモータ５
７によって独立駆動される。

【００２７】これによりビルドインモータ５７を高速回
転することで、アタッチメント主軸３１が低振動で高速
回転するようになり、アタッチメント主軸３１に取り付
けられた回転工具５１によって高速度、高精度の切削、
研削加工が行われるようになる。

【００２８】アタッチメント主軸３１は、ハウジング組
立体２９より空気静圧ラジアル軸受３９、空気静圧スラ
スト軸受４１によって無接触式に回転可能に支持される
から、アタッチメント主軸３１が高速回転されても発熱
の問題が生じることがない。また空気静圧ラジアル軸受
３９、空気静圧スラスト軸受４１の構成部材は、摩耗し
なく長寿命であるから、メンテナンスフリーとなり、ラ
ンニングコストの低減が図られる。

【００２９】この発明による主軸ヘッドアタッチメント
は、門形工作機械のような立型主軸の工作機械に対する
適用に限定されることはなく、横型主軸の工作機械にも
同様に適用することが可能であり、またアタッチメント
主軸は工作機械側の主軸に対して直角あるいはアングル
ヘッドのように傾斜していてもよい。

【００３０】またアタッチメント本体のラムに対する係
合は、プルスタッドによる単純もの以外に、カービック
カップリング等の使用によって自動割り出し方式のアタ
ッチメントとすることも可能である。

【００３１】以上に於ては、この発明を特定の実施の形
態について詳細に説明したが、この発明は、これに限定
されるものではなく、この発明の範囲内にて種々の実施
の形態が可能であることは当業者にとって明らかであろ
う。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明から理解される如く、請求項
１による主軸ヘッドアタッチメントでは、ラムに交換可
能に固定されるアタッチメント本体に主軸ハウジングが
取り付けられ、この主軸ヘッドアタッチメントに取り付
けられたアタッチメント主軸は、主軸ハウジングに搭載
されたビルドインモータのような主軸モータにより、ラ
ム内の主軸（主軸駆動軸）とは別に、直結駆動されるか
ら、主軸モータを高速回転することで、アタッチメント
主軸が低振動で高速回転するようになり、アタッチメン
ト主軸に取り付けられた回転工具によって高速度、高精
度の切削、研削加工が行われるようになる。

【００３３】請求項２による主軸ヘッドアタッチメント
では、アタッチメント主軸が主軸ハウジングより空気静
圧軸受により無接触式に回転可能に支持されるから、ア
タッチメント主軸が高速回転されても発熱の問題が生じ
ることがなく、空気静圧軸受の構成部材は、摩耗しなく
長寿命であるから、メンテナンスフリーとなり、ランニ
ングコストが低減する。

【００３４】請求項３による主軸ヘッドアタッチメント
では、アタッチメント主軸が主軸駆動軸と軸線方向に見
て相互にオーバラップし、このオーバラップにより主軸
ヘッドアタッチメントの軸線方向寸法が小さくなるか
ら、主軸モータによるアタッチメント軸長の拡大がキャ
ンセルされ、工作機械本来の仕様が犠牲になることが回
避、あるいは最小限に止められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による主軸ヘッドアタッチメントの一
つの実施の形態を示す概略断面図である。

【図２】この発明による主軸ヘッドアタッチメントの主
軸ユニットの一つの実施の形態を示す詳細断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 主軸ヘッドアタッチメント ３ アタッチメント本体 ５ 取付面部 ７ 取付筒部 ９ 主軸ユニット保持筒部 １３ 主軸ユニット １５ ボルト １７ 軸受ハウジング １９ 先端キャップ部材 ２１ リングスペーサ ２３ モータハウジング ２５ 後端キャップ部材 ２７ａ、２７ｂ ウォータジャケット ２９ ハウジング組立体 ３１ アタッチメント主軸 ３３ 後部ラジアル軸受用スリーブ ３５ 前部ラジアル・スラスト軸受用スリーブ ３７ 先端ラジアル・スラスト軸受用スリーブ ３９ 空気静圧ラジアル軸受 ４１ 空気静圧スラスト軸受 ４５ 圧縮空気通路 ４７ 空気排出通路 ４９ コレットチャック ５１ 回転工具 ５３ ロータ ５５ ステータ ５７ ビルドインモータ ５９ａ、５９ｂ 冷却水通路 ６１ ラム ６３ プルスタッド ６５ 主軸駆動軸

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作機械のラムに交換可能に装着される
   主軸ヘッドアタッチメントにおいて、 前記ラムに対する取付面部を有し、前記ラムに着脱可能
   に固定装着されるアタッチメント本体と、前記アタッチ
   メント本体に固定装着された主軸ハウジングと、前記主
   軸ハウジングより回転可能に支持されたアタッチメント
   主軸と、前記主軸ハウジングに設けられ前記アタッチメ
   ント主軸を直結駆動する主軸モータとを有していること
   を特徴とする主軸ヘッドアタッチメント。
2. 【請求項２】 前記アタッチメント主軸を回転可能に支
   持する空気静圧軸受が設けられていることを特徴とする
   請求項１に記載の主軸ヘッドアタッチメント。
3. 【請求項３】 前記アタッチメント主軸が前記ラムに設
   けられている主軸駆動軸の一側方にオフセットして配置
   され、前記アタッチメント主軸と前記主軸駆動軸とが軸
   線方向に見て一部オーバラップしていることを特徴とす
   る請求項１または２に記載の主軸ヘッドアタッチメン
   ト。