KR101009704B1

KR101009704B1 - 주축(主軸) 장치

Info

Publication number: KR101009704B1
Application number: KR1020087006591A
Authority: KR
Inventors: 히로시 테라이; 타카오 타테미; 히데노리 사토; 히로아키 카자마
Original assignee: 가부시기가이샤 츠가미
Priority date: 2006-10-26
Filing date: 2007-06-14
Publication date: 2011-01-19
Also published as: EP3733331B1; EP3733331A1; EP2077170A4; US8584560B2; KR20080068803A; US20100218652A1; JP5009588B2; CN101351286A; WO2008050508A1; EP2077170A1; JP2008105146A; TWI328483B; CN101351286B; TW200819225A; PL3733331T3; ES2925565T3

Abstract

주축 장치는, 중공을 가지는 주축(1)과 공작물(W)을 파지하는 척부(10)를 가진다. 파이프부(71)는, 주축(1)의 중공 내에 삽입되는 것과 동시에, 파이프 구멍 내에 공작물(W)이 삽입됨으로써, 주축(1)의 회전에 따라 발생하는 공작물(W)의 회전 진동를 방지한다. 지지부(72)는, 파이프부(71)의 축선은 주축(1)의 축선과 일치하며, 파이프부(71)의 한쪽 끝은 주축(1)의 일단으로부터 나오되, 척부(10) 내에 위치하도록 하는 파이프부(71)를, 주축(1)의 일단에 대하여 지지한다.

주축 장치, 지지부, 공작물, 회전 진동 방지, 콜릿 파지

Description

주축(主軸) 장치{MAIN SPINDLE DEVICE}

본 발명은, 콜릿을 파지하기 위한 주축 장치에 관한 것이다.

종래, 주축 장치에 있어서, 콜릿을 클램핑하는 방식으로서, 토글 또는 클램퍼로 불리는 부재를 이용하는 방식이 있다. 이러한 방식은, 토글 또는 클램퍼에 의해, 콜릿을 끌어 들이거나 콜릿을 밀어 내어, 콜릿의 직경을 축소시킴으로써 공작물을 클램핑하는 것이다. 이하, 이러한 방식을 「토글식」이라고 부른다.

또한, 그러한 방식 이외에도, 접시 스프링의 탄성력을 이용하는 방식도 제안되고 있다. 이러한 방식은, 이하, 「접시 스프링식」이라고 부른다. 예를 들면 특허 문헌 1에는, 접시 스프링식의 공작기계의 주축 장치가 개시되어 있다.

그렇지만, 상술한 방식들에 있어서도, (1) 고속 회전의 곤란, (2) 소형화의 곤란 및 (3) 척 클램프력의 정밀 조정의 곤란이라는 난점이 있다.

토글식에 있어서, (1) 고속 회전의 곤란은, 장치에 대해 밸런스가 나쁜 부분이 존재하기 때문이다. 또한, (2) 소형화의 곤란은, 에어 실린더 등의 장치를 주축의 외부 부착의 형태로 배치할 필요가 있기 때문에, 장치가 전체적으로 대형화되 기 때문이다. 게다가, (3) 토글식은, 일반적으로, 얇은 파이프 등을 파지하면 얇은 파이프 등을 파손시킬 우려가 있다. 이러한 이유 때문에 척 클램프력의 미세한 조정이 곤란하게 된다.

한편, 접시 스프링식에 있어서, (1) 고속 회전의 곤란은, 콜릿 근방에 접시 스프링이 설치되지 않고 밸런스가 나쁜 부분이 존재하기 때문이다. 또한, (2) 소형화의 곤란은, 충분한 탄성력을 얻기 위해서는 접시 스프링 자체를 비교적 길게 할 필요가 있기 때문에 있다. 또한, 피스톤용 베어링의 존재도 소형화를 곤란하게 한다. 게다가, (3) 접시 스프링의 수를 줄임으로써, 척 클램프력을 약하게 할 수 있다. 그러나 일반적으로 척 클램프력의 미세한 조정은 곤란하다.

특허문헌 1 : 특개 2005-319540호 공보

[발명이 해결하려고 하는 과제]

본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 공작물의 진동을 방지하면서 고속 회전이 가능한 주축 장치를 제공한다. 또한, 소형화가 가능한 주축 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

본 발명에 관한 주축 장치는, 중공을 가지는 주축, 상기 주축의 일단에 접속되어 공작물을 파지하는 척부, 상기 주축의 중공 내에 삽입되는 것과 동시에, 내부 구멍 내에 상기 공작물이 삽입되는 것에 의하여, 상기 주축의 회전에 따라 발생하는 상기 공작물의 회전 진동을 방지하는 파이프부, 상기 파이프부의 축선이, 상기 주축의 축선과 일치하고, 상기 파이프부의 일단이 상기 주축의 일단으로부터 돌출되어 상기 척부 내에 위치하도록 상기 파이프부를 상기 주축의 일단에 대하여 지지하는 지지부를 가지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 파이프부의 다른 한쪽 끝은 상기 주축의 타단으로 돌출되어, 상기 파이프부의 타단에는, 상기 공작물이 공급되는 공작물 공급구를 갖도록 할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 주축 장치는, 축선을 중심축으로 하여 회전하는 주축 및 상기 주축의 일단에 접속되어 공작물을 파지하는 척부를 구비하며, 상기 척부는, 상기 공작물을 파지하는 콜릿, 상기 주축의 내부를 통해 공급되는 가압 유체의 압력을 받아, 상기 공작물을 파지하는 방향 또는 상기 공작물을 개방하는 방향으로 동작하는 피스톤을 내부에 구비하는 실린더 및 상기 피스톤의 동작에 따라 해당 콜릿의 직경을 축소하기 위한 힘을 전달하는 콜릿파지부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 피스톤은, 상기 실린더의 내부에 적어도 2개 이상 구비하도록 할 수 있다.

또한, 상기 주축의 축선 방향으로 대향 하도록 위치하고 있는, 상기 실린더, 상기 피스톤 및 상기 콜릿파지부재의 외형은 대략 원형 모양이며, 상기 대략 원형 모양의 중심은 상기 주축의 축심에 일치하도록 할 수 있다.

또한, 상기 실린더는 알루미늄을 포함한 재료로 구성될 수 있다.

또한, 상기 피스톤을 향해 공급되는 상기 가압 유체의 압력을 조정하는 가압 유체 압력 조정부를 구비하도록 구성되는 것도 가능하다.

[발명의 효과]

이상과 같이, 본 실시 형태에 관한 주축 장치에 의하면, 공작물의 회전 진동의 발생이 크게 억제된다. 따라서, 공작물의 고속 회전이 가능하다.

또한, 콜릿을 파지하기 위한 각종 요소를 구비한 척부가 주축의 일단에 존재하고 있다. 따라서, 장치 전체의 소형화가 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 해당하는 주축 장치를 나타낸 평면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 해당하는 주축 장치를 나타낸 단면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 해당하는 주축 장치를 나타낸 단면도이다.

<부호의 설명>

1 주축

2 플랜지부

3 실린더

4 원통 부재

5 콜릿 파지부재

6 콜릿

10 척부

11 압축 공기 유로

12 압축 공기 유로

13 공작물 공급로

71 진동 방지 파이프

72 니들 베어링

101 주 하우징

102 제1 베어링

103 제2 베어링

104 전동기

105 부 하우징

151 제1 베어링 하우징

152 제2 베어링 하우징

311 피스톤

321 피스톤

501 압축 공기 공급 배출 유니트

502 압축 공기 유통관

503 압축 공기 유통관

521 에어 감압 밸브

522 에어 감압 밸브

[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시의 형태에 대하여 설명한다.

도 1은, 본 발명에 나타난 주축 장치의 일 실시 형태에 해당하는 평면도이다. 주 하우징(101)의 도면 우측 단부에는, 공작물(W)을 파지하는 척부(10)가 구비된다. 공작물(W)은 도면 중에서 화살표로 표시된 바와 같이 공작물 회전 모터(도시되지 않음)에 의해 회전되어 공작물에 대해 절삭 등이 행해진다. 주 하우징(101)의 도면 좌측 단부에는 부 하우징(105)이 구비된다.

도 2는, 본 발명에 관한 주축 장치의 일 실시 형태에 해당하는 단면도이다. 본 실시 형태에 관한 주축 장치는, 주축(1)을 중심으로 하여 후술하는 각종 요소를 구비한다. 주축(1)은, 도 2에 나타난 바와 같이, 대략 원형 모양의 형상을 가진다. 주축(1)에는, 상기 대략 원형 모양의 형상 내부에 주축(1)의 축선이 연장되는 방향을 따라 압축 공기 유로(11 및 12)가 형성되어 있다. 또한, 주축(1)의 내부에는, 마찬가지로 축선이 연장되는 방향을 따라 공작물 공급로(13)가 형성되어 있다. 상기 공작물 공급로(13)는 특히, 그 축선이 주축(1)의 축선과 일치하도록 배치되어 있다. 이와 같이, 축선(1)의 내부에는, 압축 공기 유로(11 및 12) 및 이것들의 사이에 끼워지도록 배치되는 공작물 공급로(13)가 각각 서로 평행하게 형성되어 있다.

주축(1)은, 제1 베어링(102) 및 제2 베어링(103)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 제1 베어링(102) 및 제2 베어링(103)은, 각각, 제1 베어링 하우징(151) 및 제2 베어링 하우징(152)에 의해 고정된다. 그리고, 제 1 베어링 하우징(151) 및 제2 베어링 하우징(152)은 주 하우징(101)에 고정된다.

또한, 주축(1)은, 전동기(104)의 고정자에 의해 형성되는 원주 공간에 끼워질 수 있도록 배치되어 있다. 주축(1)에는 상기 고정자에 대응하도록 로터가 구비되어 있다. 주 하우징(101)에는, 상기 전동기(104)를 수납하기 위한 공간이 형성되어 있다. 주축(1)에는, 상기 전동기(104)에 의하여, 축선을 중심으로 하여 회전하게 하는 동력이 인가된다.

이하, 우선 주축(1)의 도면 중 좌단 측에 위치하는 구성에 대해 설명한다. 다음으로, 주축(1)의 도면중 우단 측에 위치하는 구성에 대해 설명한다.

주축(1)의 도면 중 좌단 측에는, 상기 주축(1)을 넣기 위한 대략 원주 모양의 중공부(中空部)를 가지는 압축 공기 공급·배출 유니트(501)가 구비되어 있다. 압축 공기 공급·배출 유니트(501)에는, 압축 공기 유통관(502 및 503)이 매립되어 있다. 압축 공기 유통관(502 및 503)은 압축 공기 공급·배출 유니트(501)의 내주면과 압축 공기 공급·배출 유니트(501)의 외주면의 사이를 관통한다.

압축 공기 유통관(502)에는, 주축(1) 내의 압축 공기 유로(11)가, 주축(1)과 일체인 회전 조인트를 통해 접속된다. 압축 공기 유통관(503)에는, 상기 회전 조인트를 통하여 주축(1) 내의 압축 공기 유로(12)가 접속된다. 압축 공기 유통관(502 및 503)에 있어서 각각의 개구부(504 및 505)에는, 압축 공기 공급 장 치(520)가 접속된다. 그리고, 이러한 압축 공기 공급 장치(520)와 개구부(504 및 505)와의 사이는 관로(管路)가 접속되어 있다. 상기 관로에는 에어 감압 밸브(521 및 522)가 구비된다.

또한, 주축(1)의 도면 중 좌단 측에는, 압축 공기 공급·배출 유니트(501)를 도면의 좌측으로부터 덮도록 부 하우징(105)이 구비된다. 상기 부 하우징(105)의 내부에는, 주축(1) 내에 형성된 상기 공작물 공급로(13)에 수납될 수 있는 진동 방지 파이프(71)가 관통하고 있다. 이러한 진동 방지 파이프(71)에 대해서는, 뒤에서 자세하게 설명하기로 한다. 덧붙여 본 실시 형태에서, 상술한 압축 공기 공급·배출 유니트(501)의 도면 중 최좌단부의 위치는, 주축(1)의 도면 중 최좌단부의 위치와 거의 일치한다.

주축(1)의 도면 중 우단 측의 구성에 대해 설명한다. 주축(1)의 도면 중 우단 측에는, 플랜지부(2)를 통해서, 척부(10)가 접속된다. 상기 척부(10)는, 실린더(3), 피스톤(311, 321), 원통 부재(4), 콜릿 파지 부재(5) 및 콜릿(6) 등을 구비한다.

플랜지부(2)는, 도 2에 나타난 바와 같이, 대략 원판 형상을 갖는다. 상기 플랜지부(2)는, 플랜지부(2)의 축선과 주축(1)의 축선이 일치하도록, 상기 주축(1)의 도면 중 우단부에 위치한 나사(81)에 의해 연결된다. 플랜지부(2)의 내부에는, 압축 공기 접속로(21 및 22)가 형성되어 있다. 이들 압축 공기 접속로(21 및 22)는 서로 연통하고 있지 않다. 이 중에서 압축 공기 접속로(21)는, 주축(1)의 내부에 형성된 상기 압축 공기 유로(11)에 접속되어 있다. 또한, 압축 공기 접속 로(22)는, 압축 공기 유로(12)에 접속되어 있다(접속 부분은 도시되어 있지 않다).

실린더(3)는, 도 2에 나타난 바와 같이 상기 플랜지부(2)에 접속되어 있다. 실린더(3)는 외형적으로는 대략 원주 형상을 가진다. 실린더(3)는, 내부에 피스톤(311 및 321)을 수납한다. 또한, 상기 실린더(3)를 구성하는 실린더 벽의 내부에는, 상술한 압축 공기 접속로(22)에 접속되는 실린더내 공기유로(31 및 32, 도면 위쪽 참조) 및 압축 공기 접속로(21)에 접속되는 실린더내 공기유로(33, 도면 아래쪽 참조)가 형성되어 있다.

도 3은, 본 발명의 일 실시 형태에 해당하는 주축 장치의 도면 중 우측 부분의 단면을 확대한 것이다. 실린더내 공기유로(31)는, 피스톤(311)의 우측 면에 접한 공간(311R)에 접속된다. 또한, 실린더내 공기유로(32)는, 피스톤(321)의 우측 면에 접한 공간(321R)에 접속된다.

또한, 실린더내 공기유로(33)는 피스톤(321)의 도면 중 좌측 면에 접한 공간(321L)에 접속된다. 게다가 피스톤(311)의 도면 중 좌측 면에 접한 공간(311L)에는, 상술한 압축 공기 접속로(21)와 연통하는 압축 공기 접속로(23)가 접속된다. 상기 압축 공기 접속로(23)는, 다른 접속로(21 및 22)와 같이, 플랜지부(2)의 내부에 형성되어 있다.

이러한 구성에 의해, 피스톤(311 및 321)의 좌측 또는 우측의 공간에 압축 공기를 보내는 것이 가능하게 되어 있다. 어느 공간에 압축 공기를 보내는지에 의하여, 피스톤(311 및 321)은 도면의 좌우 방향에 따른 운동을 행하게 된다.

또한, 도 3에서는, 피스톤(311 및 321)의 도면 중 좌측의 공간에 압축 공기 가 이송되고 있다. 따라서, 피스톤(311 및 321)은 도면 우측으로 이동하고 있는 상태가 나타난다.

이때, 피스톤(311) 및 피스톤(321)은, 도 3에 나타난 바와 같이 서로 접촉하는 부분(피스톤(311)의 도면 중 우측 단면 및 피스톤(321)의 도면 중 좌측의 단차 부분 참조)을 갖고 있다. 그 때문에, 한편의 운동이 다른 한편의 운동을 돕는다. 예를 들면, 피스톤(321)의 도면 중 우측의 공간(321R)에 공기가 이송되면, 상기 피스톤(321)은 도면 중 좌측으로 이동한다. 이러한 피스톤(321)의 운동에 따라서, 피스톤(311)에는 도면의 좌측으로 이동하는 힘이 더하여진다.

도 2에 있어서, 실린더(3)의 도면 중 우단에는, 대략 원통 형상을 갖는 원통 부재(4)가 접속되어 있다. 상기 원통 부재(4)의 중공에는, 상술한 주축(1) 내의 공작물 공급로(13)가 연통하고 있다. 또한, 이러한 중공에는 대략 원통 형상을 가지는 콜릿 파지부재(5)가 끼워져 있다. 그리고, 도 2에 나타난 바와 같이, 콜릿 파지부재(5)에는 콜릿(6)이 장착된다. 콜릿(6)은 추가적으로 공작물(W)을 파지하는 기능을 한다.

콜릿 파지부재(5)의 동작은, 피스톤(311 및 321)의 동작에 연동한다. 즉, 피스톤(311) 또는 피스톤(321)이 도면 중 우측으로 이동하면, 상기 콜릿 파지부재(5)는 도면 중 우측으로 움직여, 닫히는 방향으로 동작한다. 이에 의해, 콜릿(6)에는 상기 콜릿(6)이 직경을 축소하는 방향으로 힘이 작용한다. 그리고 공작물(W)은, 콜릿(6) 내지는 보다 넓게 파악하자면 척부(10)에 의해 파지된다.

또한, 상기와는 반대로, 피스톤(311) 또는 피스톤(321)이 도면 중 좌측으로 이동하면, 콜릿 파지부재(5)는 도면 중 좌측으로 움직여, 열리는 방향으로 동작한다. 그리고, 콜릿 파지부재(5)가 이러한 동작을 실시할 때, 콜릿(6)은 상기 콜릿(6) 자신의 탄성력에 의하여 자연스럽게 직경이 확장된다. 이에 의하여, 공작물(W)은, 콜릿(6) 내지는 보다 넓게 파악하자면 척부(10)으로부터 해방된다.

이상, 주축(1)의 도면 중 좌단 측 및 우단 측의 구성에 대해 설명했지만, 본 실시 형태에서는, 주축(1)의 일단으로부터 타단에 걸쳐서, 진동 방지 파이프(71)를 구비할 수 있다. 상기 진동 방지 파이프(71)는, 주축(1) 내의 상기 공작물 공급로(13)의 내부에 수납되어 있다.

진동 방지 파이프(71)의 도 2중 최 좌단 부분(71L,(이하, 간단히「최좌단 부분(71L)」이라 한다.)은, 주축(1)의 도 2중 최 좌단 부분에서 도면 좌측으로 더욱 넘어서서 위치한다. 즉, 진동 방지 파이프(71)는 주축(1)의 최좌단부로부터 돌출되며, 상기 부 하우징(105)에 형성된 구멍부분을 관통하고 있다. 상기 부 하우징(105)의 구멍부분이 외부와 접촉하는 도 2중 좌단의 개구부는, 개복부(110, 盖覆部)에 의해 덮여 있다. 이에 의하여, 진동 방지 파이프(71)의 최좌단 부분(71L) 역시 개복부(110)로 덮여서 지지된다. 그리고 개복부(110)에 형성된 공작물 공급구(13A)는, 진동 방지 파이프(71)의 중공 공간에 접속되어 있다. 공작물 공급구(13A)의 도면 중 좌단 측에는, 도면에 도시되지 않은 바 피더(bar feeder)가 구비되어 있다. 바 피더는, 공작물 공급구(13A)에, 막대 모양의 공작물(W)을 공급한다. 이에 의하여, 진동 방지 파이프(71)는, 공작물(W)을 공급하기 위한 가이드 구멍의 역할도 한다. 진동 방지 파이프(71)의 중공을 통해 공작물(W)이 공급되기 때 문에, 콜릿(6)으로의 공작물(W)의 순조로운 공급이 가능하다. 또한, 진동 방지 파이프(71)의 중공을 통해 공작물(W)이 공급되기 때문에, 공작물(W)을 공급하기 위한 공급 부재를 별도로 마련할 필요가 없다.

한편, 공작물 공급로(13)의 도면 중 최우단측(즉, 주축(1)의 최우단측)에는 니들 베어링(72, 바늘 형상의 롤러 베어링)이 구비된다. 니들 베어링(72)은, 외륜(外輪) 및 진동 방지 파이프(71)를 지지하는 고정기와 외륜과 고정기의 사이에 있는 바늘 형태의 롤러를 가져서 구성된다. 진동 방지 파이프(71)는, 이러한 니들 베어링(72)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 진동 방지 파이프(71)의 도면 중 최우단 부분(71R)(이하, 간단히 「최우단 부분(71R)」이라 한다.)은, 상기 니들 베어링(72)이 위치하는 부분으로부터 더욱 우측에 위치한다. 그 위치는, 상기 콜릿(6)이 공작물을 파지하는 공작물 파지부 근처이다.

다음으로, 도 2를 이용하여 상술한 구성의 주축 장치의 동작을 설명한다.

우선, 콜릿(6)이 공작물(W)을 파지하는 동작을 설명한다. 이러한 경우, 콜릿 파지부재(5)를 닫히는 방향으로 동작시킬 필요가 있기 때문에, 피스톤(311) 및 피스톤(321)을, 도면 중 우측으로 이동시킬 필요가 있다. 따라서, 이러한 경우에는, 압축 공기 공급·배출 유니트(501) 내의 압축 공기 유통관(502)에 압축 공기를 공급한다. 그러면, 상기 압축 공기는, 상기 압축 공기 유통관(502) 이하, 압축 공기 유로(11), 압축 공기 접속로(21 및 23) 및 실린더내 공기유로(33)를 거쳐, 최종적으로, 피스톤(311 및 321)의 도면 중 좌측의 공간(311 L, 321 L)에 도달한다. 이에 의하여 피스톤(311 및 321)은 도면 중 좌측의 공간으로부터 압력을 받아, 도 면 중 우측으로 이동한다. 그리고, 상기 피스톤(311 및 321)의 도면 중 우측으로의 이동에 따라, 콜릿 파지부재(5)가 도면 중 우측 방향으로 이동한다. 이에 의하여, 콜릿(6)은 콜릿 파지부재(5)에 의하여 파지 되고, 이것과 동시에 공작물(W)도 콜릿(6)에 의해 파지 된다.

압축 공기 공급 장치(520)로부터 연장되는 관로에는, 에어 감압 밸브(521 및 522)가 구비된다. 이들 에어 감압 밸브(521 및 522)에 의하여, 이송되는 압축 공기의 압력을 조정하는 것에 의하여 콜릿(6) 또는 공작물(W)을 클램프하는 힘을 적당히 조정하는 것이 가능하다.

한편, 콜릿(6)이 공작물(W)을 해방하는 동작은 위에 말한 것과 반대로 이루어진다. 즉, 이러한 경우에는, 압축 공기 공급·배출 유니트(501) 내의 압축 공기 유통관(503)에 압축 공기를 보낸다. 그러면, 상기 압축 공기는, 상기 압축 공기 유통관(503), 압축 공기 유로(12), 압축 공기 접속로(22) 및 실린더내 공기유로(31 및 32)를 거쳐, 최종적으로, 피스톤(311 및 321)의 도면 중 우측 공간(311R, 321R)에 도달한다. 이에 의하여, 피스톤(311 및 321)은 도면 중 우측 공간으로부터 압력을 받아, 좌측으로 이동한다. 그리고, 상기 피스톤(311 및 321)의 좌측으로의 이동에 따라, 콜릿 파지부재(5)가 도면 중 좌측 방향으로 이동하게 된다. 이에 의하여, 콜릿(6)은 해방되고, 동시에 공작물(W)도 역시 해방된다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 실시 형태의 주축 장치에 의하면, 다음과 같은 효과가 제공된다.

우선, 첫째로, 고속 회전이 가능하다는 것이다. 이는, 주축(1)의 회전과 관 련되는 기구가 기본적으로 원주 또는 원판 형상의 형태를 가지는 요소로 구성되어 있기 때문이다. 또한, 클램프 시, 언클램프 시의 양쪽 모두 베어링에 부하가 걸리지 않기 때문에, 어느 상태에서도 고속 회전이 가능하다. 한편, 토글식에서는, 토글이 만일 원주 방향으로 동일 간격으로 배치되었다고 하여도, 질량 배치의 불균형이 주축 주위에 생기므로, 주축의 고속 회전이 곤란하다. 또한, 예를 들어, 언클램프 상태에 경우에도, 토글이 덜컹거리기 때문에, 밸런스를 유지하는 것이 곤란해지므로, 역시 고속 회전이 곤란하다. 또한, 접시 스프링식의 경우에도, 콜릿 근방에 접시 스프링이 설치되지 않아, 밸런스가 나쁘기 때문에, 고속 회전은 곤란하다. 토글식이나 접시 스프링식과 비교하여 보면, 본 실시 형태에 해당하는 주축 장치는 매우 유리하다.

둘째로, 본 실시 형태에 관한 주축 장치에 의하면, 콜릿(6)을 파지하기 위한 기구를 구성하는 실린더(3) 및 피스톤(311 및 321)은 상기 콜릿(6)의 근방에 존재한다(도 2에 나타난 바와 같이, 실린더(3), 피스톤(311 및 321), 콜릿 파지부재(5), 콜릿(6) 등은, 모두 주축(1)의 도면 중 우단 측에 정리되어 배치된다). 이에 의하여, 장치 전체를 소형화하는 것이 가능하다. 이러한 효과는 특히, 토글식 및 접시 스프링식의 주축 장치와 비교하여 보면 더욱 명료해진다. 즉, 토글식에서는, 외부부착되는, 에어 실린더 및 상기 에어 실린더에 접속되는 레버 등의 부재가 필요하므로 소형화가 곤란하다. 또한, 접시 스프링식에서는, 접시 스프링 자신의 길이가 비교적 크므로 소형화가 곤란하다. 이와 비교하면, 본 실시 형태는 극히 유리하다.

덧붙여, 콜릿(6)의 근방에 실린더(3) 및 피스톤(311 및 321)이 존재하는 것은, 힘의 전달이 효율적으로 행해지는 것을 의미한다. 이러한 점에 있어서도, 본 실시 형태는 특유의 효과를 나타낸다고 할 수 있다.

셋째로, 본 실시 형태에 의한 주축 장치에 의하면, 콜릿(6) 내지 공작물(W)의 클램프력의 미세한 조정을 용이하게 할 수 있다. 이는, 압축 공기 공급 장치(520)로부터 공급되는 가압 유체에 의하여, 공작물(W)을 고정하는 콜릿(6)에 걸리는 힘을 무한 단계로 미세 조정할 수 있기 때문이다. 이러한 점에 대해서도, 토글식에서는, 얇은 공작물의 파지가 곤란한 것, 접시 스프링식에서는, 접시 스프링 개수의 단계에 의한 클램프력의 조정이 불가하여, 접시 스프링의 탄성력의 미세한 조정이 곤란한 것과 비교하면, 본 실시 형태는 극히 유리하다.

더욱이 넷째로, 본 실시 형태의 주축 장치는, 진동 방지 파이프(71)를 지지하는 니들 베어링(72)을 구비함으로써, 상기 진동 방지 파이프(71)를 비교적 길게 할 수 있다. 그 결과, 상기 진동 방지 파이프(71)의 선단 부분(도 2의 최우단 부분(71R))을, 콜릿(6)이 공작물(W)을 파지하는 부분에 접근시킬 수 있다. 따라서, 공작물(W)의 회전 진동의 발생을 극히 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는 특히, 진동 방지 파이프(71)는, 도 2에 나타난 바와 같이 콜릿 파지부재(5)의 길이 전체를 대부분 커버하도록 존재한다. 따라서, 해당 콜릿 파지부재(5) 또는 공작물(W)의 진동을 감소시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 실시 형태의 주축 장치에 의하면, 보다 정밀하고 정확한 가공을 실시할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 공작물(W)의 회전 진동의 발 생을 확실히 방지하여, 콜릿 파지부재(5)의 진동을 효과적으로 억제하고, 진동 방지 파이프(71)의 존재는, 주축(1)의 고속 회전을 실현하는데 있어서 큰 공헌을 한다.

더욱이, 다섯째로, 콜릿(6)을 파지하기 위한 기구를 구성하는 실린더(3)의 내부에는, 2개의 피스톤(311 및 321)이 구비된다. 이에 의하여, 만일 피스톤이 1개 밖에 존재하지 않는 경우에 비하면, 압축 공기에 의한 힘을 받아들이는 피스톤의 단면적의 크기는 분명히 증대한다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 콜릿(6)을 파지하는 힘이 증대한다.

또한, 2개의 피스톤(311 및 321)을 구비함으로써, 충분한 클램프력을 발생시킬 수 있다. 이에 의하여, 실린더(3)의 외경을 작게 할 수 있어 척부(10) 전체의 회전 관성을 작게 할 수 있다. 따라서, 주축(1)을 가속 또는 감속할 경우의 응답 속도를 빠르게 할 수 있어 고속 회전이 가능하다. 이는 물론, 장치 전체의 소형화에도 공헌한다.

덧붙여 실린더(3)는, 예를 들면 알루미늄 합금 등의 비중이 작은 재료로 구성할 수 있다. 이러한 경우, 주축(1)을 가속 또는 감속할 경우의 응답 속도를 더욱 높일 수 있어 고속 회전에 크게 이바지한다. 또한 실린더(3)를, 티탄 합금으로 구성하는 것도 가능하다. 이에 의하면, 한층 더 실린더(3)를 경량화 하거나 또한 내구성을 가지도록 구성할 수 있다. 따라서, 장치 전체의 소형화에도 도움이 된다.

여섯째로, 본 실시 형태에 의한 주축 장치에서는, 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 주축(1)에 압축 공기 유로(11 및 12)가 형성되는 것과 동시에, 압축 공기 공급·배출 유니트(501)를 구비할 수 있으므로, 회전 조인트와 주축(1)이 일체화되어 있다. 따라서, 종래 이용되고 있는, 이른바 에어 튜브는 필요하지 않게 되어, 그만큼 장치 구성의 간략화 및 염가화를 꾀할 수가 있다.

덧붙여 본 발명은 상기의 실시 형태에 국한되지 않고, 여러 가지의 변형이 가능함은 물론이다.

예를 들면, 상술한 실시 형태에서는, 압축 공기가 피스톤(311 및 321)의 동력원이 되고 있지만, 일반적으로 가압 유체이면 족하다. 예를 들면, 피스톤(311 및 321)을 유압 구동으로 움직이게 할 수도 있는 것이다.

또한, 가압 유체의 압력을 적절한 값으로 조정할 수 있다면, 피스톤은 1개라도 좋다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 진동 방지 파이프(71)를 주축(1)의 일단에 대하여 지지하는 지지부로 니들 베어링(72)을 이용하였다. 그러나, 이것에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 진동 방지 파이프(71)를 주축(1)의 일단에 대하여 지지하는 지지부로 볼 베어링을 이용하는 것도 가능하다. 또한, 진동 방지 파이프(71)를 주축(1)의 일단에 대하여 지지하는 지지부로 미끄럼 베어링을 이용하는 것도 가능하다.

본 출원은, 2006년 10월 26일로 출원된, 일본 특허 출원특원 2006－291207에 근거한다. 본 명세서는 해당 출원의 내용을 전부 포함하는 것으로 한다.

본 발명은, 공작물을 고속 회전하기 위한 주축 장치에 이용할 수 있다. 또한, 본 발명은, 장치 전체를 소형화하기 위한 주축 장치에 이용할 수 있다.

Claims

중공을 가지는 주축(1);

후단부가 상기 주축(1)의 전단에 접속되며, 전단부가 막대 모양의 공작물(W)을 파지하는 척부(10);

튜브 형태를 가지고, 상기 공작물(W)이 삽입되는 유입단과 상기 유입단을 통해 삽입된 공작물의 상단이 돌출하는 유출단을 구비하고, 상기 주축(1)의 중공 내에 삽입되고 상기 공작물(W)이 상기 튜브 형태로 된 구멍에 삽입되어 상기 척부(10)에 의해 파지됨으로써 상기 주축(1)의 회전에 의해 발생하는 상기 공작물(W)의 회전 진동을 방지하는 진동 방지 파이프(71); 및

상기 진동 방지 파이프(71)의 축선이 상기 주축(1)의 축선과 일치하며, 상기 진동 방지 파이프(71)의 유입단이 상기 주축(1)의 후단으로부터 돌출하여 상기 진동 방지 파이프(71)가 회전하지 않도록 상기 진동 방지 파이프(71)를 지지하는 개복부(110); 및

상기 주축(1)의 중공에 배치되어 가압 유체가 통과하는 유로(11,12)

를 가지며,

상기 척부(10)는,

상기 유로(11,12)를 통해 공급되는 가압 유체에 의해 상기 척부(10)의 전단 또는 후단 쪽으로 이동하는 복수개의 피스톤(311, 321)을 내부에 수납하는 실린더(3);

상기 공작물(W)을 파지하는 콜릿(6)-여기서, 상기 콜릿(6)은 상기 척부(10)의 상단에 배치되고, 원통 형상을 가지며, 공작물이 통과하는 중공을 가지며, 그 외주면 상에는 제1 경사부가 형성되고, 그 직경은 상기 제1 경사부에 가해지는 힘에 의해 탄력적으로 팽창 또는 수축됨-; 및

튜브 형상을 가지며 중공을 가지고, 그 내주면 상에는 상기 콜릿(6)의 상기 제1 경사부와 결합될 수 있는 제2 경사부가 형성된 콜릿파지부재(5)-여기서, 상기 콜릿파지부재(5)는, 상기 복수개의 피스톤(311,321)이 상기 척부(10)의 상단으로 이동할 때 상기 복수개의 피스톤(311,321)의 일부분과 접하여 상기 상단으로 이동하여 상기 콜릿(6)의 직경을 축소시키도록 상기 제2 경사부를 이용하여 상기 제1 경사부를 누르고, 상기 복수개의 피스톤(311,321)이 척부(10)의 후단으로 이동할 때 상기 후단으로 이동하여 상기 제2 경사부를 제1 경사부로부터 분리시켜서 상기 콜릿(6)의 직경이 팽창하도록 함-

을 구비하는 것을 특징으로 하는 주축 장치.
삭제
삭제
삭제
제1항에 있어서,

상기 주축(1)의 축선 방향에 대향 하도록 위치하고 있는, 상기 실린더(3), 상기 복수개의 피스톤(311, 321) 및 상기 콜릿 파지부재의 외형은 대략 원형 형태이며,

상기 대략 원형 형태의 중심은 상기 주축(1)의 축선에 일치하는 것을 특징으로 하는 주축 장치.
제1항에 있어서,

상기 실린더(3)는 알루미늄을 포함한 재료로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 주축 장치.
제1항에 있어서,

상기 복수개의 피스톤(311, 321)을 향해 공급되는 상기 가압 유체의 압력을 조정하는 가압 유체 압력 조정부(521)를 구비하는 것을 특징으로 하는 주축 장치.