WO2011092887A1

WO2011092887A1 - 中ぐり盤の主軸装置

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Publication number: WO2011092887A1
Application number: PCT/JP2010/065908
Authority: WO
Inventors: 智治長谷川; 拓至田内
Original assignee: 三菱重工業株式会社
Priority date: 2010-01-29
Filing date: 2010-09-15
Publication date: 2011-08-04
Also published as: CN102596493A; CN102596493B; KR20120079128A; JP2011156597A; EP2529883B1; ES2529472T3; EP2529883A4; EP2529883A1

Abstract

　中ぐり主軸の冷却及び潤滑を効果的に行うことにより、加工精度の向上を図ることができる中ぐり盤の主軸装置を提供する。そのため、ラム（１５）の内周面に複数の軸受（３２）を介して回転可能に支持されるスリーブ（３１）と、スリーブ（３１）の内周面にその軸方向に移動可能に支持され、当該スリーブ（３１）と共にその軸心周りに回転する中ぐり主軸（１６）と、主軸前端側に配置される軸受（３２）に対向するスリーブ（３１）内に形成され、主軸軸方向に沿って潤滑油を供給する供給通路（４１）と、スリーブ（３１）の内周面に主軸軸方向に沿って螺旋状に形成され、供給通路（４１）から供給された潤滑油を主軸前端側から主軸後端側に向けて流す螺旋溝（４２）とを備える。

Description

中ぐり盤の主軸装置

　本発明は、中ぐり主軸の冷却及び潤滑を効果的に行うことができる中ぐり盤の主軸装置に関する。

　近年、工作機械においては、加工時間の短縮化等の目的から、主軸の高速化及び高出力化が図られている。また、これに伴って、機械の発熱量が増加傾向にあるため、それと同時に、機械の熱変位対策も重要な開発テーマとなっている。中でも、工具を装着する主軸の熱変位は、加工精度に大きな影響を与えるものであり、機械運転中における機械各部の発熱に起因している。この発熱源としては、ワークを加工する工具や、主軸を回転させるための軸受及び歯車等がある。

　そこで、従来から、主軸の熱変位対策の１つとして、主軸の内側に冷却液を供給するようにした主軸装置が提供されている。このような、工作機械の主軸装置は、例えば、特許文献１に開示されている。

特開平８－７１８８８号公報

　工作機械の中でも、中ぐり盤においては、小径孔加工や内周面加工を可能とするために、中ぐり主軸をその軸方向に移動可能としている。これにより、中ぐり主軸に対しては、冷却だけでなく、十分な潤滑も行う必要がある。

　従って、本発明は上記課題を解決するものであって、中ぐり主軸の冷却及び潤滑を効果的に行うことにより、加工精度の向上を図ることができる中ぐり盤の主軸装置を提供することを目的とする。

　上記課題を解決する第１の発明に係る中ぐり盤の主軸装置は、
　ハウジングに複数の軸受を介して回転可能に支持される円筒状の円筒部材と、
　前記円筒部材の内周面にその軸方向に移動可能に支持され、前記円筒部材と共にその軸心周りに回転する中ぐり主軸と、
　少なくとも最も主軸前端側に配置される前記軸受に対向する前記円筒部材内に形成され、主軸軸方向に沿って油を供給する供給通路と、
　前記円筒部材の内周面に主軸軸方向に沿って螺旋状に形成され、前記供給通路から供給された油を主軸前端側から主軸後端側に向けて流す螺旋溝とを備える
　ことを特徴とする。

　上記課題を解決する第２の発明に係る中ぐり盤の主軸装置は、
　前記ハウジングの内周面に設けられる環状の固定側環状部材と、
　前記円筒部材の外周面に設けられる環状の回転側環状部材と、
　前記固定側環状部材の内周面に環状に形成され、その内端が前記回転側環状部材の外周面に摺接可能な内側環状部と、
　前記回転側環状部材の外周面に環状に形成され、その外端が前記固定側環状部材の内周面に摺接可能な外側環状部とを備え、
　前記固定側環状部材と前記回転側環状部材と前記内側環状部と前記外側環状部とによって囲まれた油溜まり部を介して、油を前記供給通路に供給する
　ことを特徴とする。

　従って、本発明に係る中ぐり盤の主軸装置によれば、加工時に発熱した工具からの輻射熱の影響を最も受ける中ぐり主軸及び円筒部材の主軸前端側や、円筒部材と軸受との間の摺動部を、効果的に冷却することができると共に、その冷却に使用した油によって、中ぐり主軸全体を潤滑することができる。これにより、中ぐり主軸のその軸方向の熱変位を抑制することができると共に、中ぐり主軸の摺動性を向上させることができるので、加工精度の向上を図ることができる。

本発明の一実施例に係る主軸装置を備えた中ぐり盤の正面図である。本発明の一実施例に係る主軸装置を備えた中ぐり盤の側面図である。本発明の一実施例に係る主軸装置の概略構成図である。

　以下、本発明に係る中ぐり盤の主軸装置について、図面を用いて詳細に説明する。

　先ず、本発明に係る中ぐり盤の主軸装置が適用される横中ぐり盤１の構成について、図１及び図２を用いて説明する。

　図１及び図２に示すように、横中ぐり盤１には、床面に固定されるベッド１１が設けられており、このベッド１１の上面には、コラムベース１２が水平なＸ軸方向に移動可能に支持されている。また、コラムベース１２の上面には、コラム１３が立設されており、このコラム１３の側面には、サドル１４が鉛直なＹ軸方向に昇降可能に支持されている。更に、サドル１４内には、ラム（ハウジング）１５が水平なＺ軸方向に移動可能に支持されており、このラム１５内には、中ぐり主軸１６が、その軸方向（Ｚ軸方向と平行なＷ軸方向）に移動（摺動）可能で、且つ、その軸心周りに回転可能に支持されている。そして、中ぐり主軸１６の先端（前端）には、工具Ｔが着脱可能に装着されている。

　ここで、横中ぐり盤１においては、中ぐり主軸１６に対する冷却及び潤滑を行うために、当該中ぐり主軸１６に対して、サドル１４及びラム１５を介して、潤滑油の給排を行うようにしている。

　そこで、横中ぐり盤１には、潤滑油が貯蔵される貯蔵タンク２１が設けられており、この貯蔵タンク２１には、供給管２２及び排出管２３がサドル１４との間において接続されている。このうち、供給管２２には、ポンプ２４が接続されている。更に、貯蔵タンク２１には、オイルクーラ２５が接続されている。従って、貯蔵タンク２１に貯蔵された潤滑油は、オイルクーラ２５との間で常時循環され、当該オイルクーラ２５によって所定温度に調整されるようになっている。

　次に、横中ぐり盤１の主軸装置について、図３を用いて説明する。

　図３に示すように、ラム１５の内周面には、円筒状のスリーブ（円筒部材）３１が複数の軸受３２，３３を介して回転可能に支持されており、このスリーブ３１の内側には、中ぐり主軸１６が嵌入されている。そして、スリーブ３１の内周面と中ぐり主軸１６の外周面とは、スプライン結合またはキー結合されており、中ぐり主軸１６の後端は、軸受３４を介して、ラム１５の内周面に回転可能に支持されている。これにより、中ぐり主軸１６は、スリーブ３１に対してＷ軸方向に移動可能で、且つ、スリーブ３１と共にその軸心周りに回転可能となっている。

　また、ラム１５の内周面における軸受３２の主軸後端側には、環状の固定側環状部材３５が固定されており、スリーブ３１の外周面における軸受３２の主軸後端側には、環状の回転側環状部材３６が固定されている。そして、固定側環状部材３５と、この固定側環状部材３５の主軸径方向内側に配置される回転側環状部材３６とは、主軸径方向において、対向するように配置されている。

　ここで、固定側環状部材３５の外径は、軸受３２の外径よりも大きく形成されており、その内周面には、主軸径方向内側に突出した環状の内側環状部３５ａが形成されている。この内側環状部３５ａの内端は、シール部材３７を介して、回転側環状部材３６の外周面に接触している。これにより、スリーブ３１と共に回転側環状部材３６が回転しても、内側環状部３５ａの内端は、回転側環状部材３６の外周面に摺接可能となっている。更に、内側環状部３５ａには、連通孔３５ｂが主軸軸方向に形成されており、この連通孔３５ｂには、供給管２２が接続されている。

　一方、回転側環状部材３６の前端は、軸受３２における内輪の後端に接続されており、その外周面には、主軸径方向外側に突出した環状の外側環状部３６ａが形成されている。この外側環状部３６ａは、固定側環状部材３５の内側環状部３５ａよりも主軸前端側に配置されており、その外端は、シール部材３７を介して、固定側環状部材３５の内周面に接触している。これにより、スリーブ３１と共に回転側環状部材３６が回転しても、その外側環状部３６ａの外端は、固定側環状部材３５の内周面に摺接可能となっている。

　そして、上述したように、内側環状部３５ａと外側環状部３６とを設けることによって、固定側環状部材３５と回転側環状部材３６との間には、油溜まり部３８が形成されることになる。更に、回転側環状部材３６における外側環状部３６ａの主軸後端側には、連通孔３６ｂが、油溜まり部３８と連通するように、主軸径方向に形成されている。

　また、スリーブ３１内における主軸前端側には、供給通路４１が軸受３２と対向するように、主軸軸方向に形成されている。これに対して、スリーブ３１の内周面における主軸前端側には、螺旋状の螺旋溝４２が形成されている。

　供給通路４１の後端には、後端側連通孔４１ａが主軸径方向に形成されており、この後端側連通孔４１ａは、回転側環状部材３６の連通孔３６ｂと連通している。一方、供給通路４１の前端には、前端側連通孔４１ｂが主軸径方向に形成されており、この前端側連通孔４１ｂは、螺旋溝４２の前端側連通孔４２ａと連通している。そして、螺旋溝４２の後端側連通孔４２ｂは、スリーブ３１の内周面と中ぐり主軸１６の外周面との間の隙間を介して、排出管２３と連通している。

　従って、横中ぐり盤１を用いて加工を行う場合には、先ず、スリーブ３１を回転させることにより、中ぐり主軸１６と共に工具Ｔを回転させる。次いで、コラムベース１２をＸ軸方向に移動させ、サドル１４をＹ軸方向に移動させ、ラム１５をＺ軸方向に移動させる。また、必要に応じて、中ぐり主軸１６をＷ軸方向に移動させる。これにより、工具Ｔによる図示しないワークへの加工が行われる。

　そして、横中ぐり盤１の運転が開始されると同時に、オイルクーラ２５が駆動され、貯蔵タンク２１内の潤滑油が所定温度に調整された後、ポンプ２４が駆動され、潤滑油の供給が開始される。これにより、所定温度に保持された潤滑油は、ポンプ２４の駆動によって貯蔵タンク２１から汲み上げられ、供給管２１から、油溜まり部３８を介して、供給通路４１に供給される。

　なお、中ぐり主軸１６がＷ軸方向へ移動していない（Ｗ軸方向への移動量がゼロ）ときには、図３に示すように、供給通路４１に供給された潤滑油は、前端側連通孔４１ｂ及び前端側連通孔４２ａを介して、螺旋溝４２に流入する。次いで、螺旋溝４２に供給された潤滑油は、当該螺旋溝４２を主軸後端側に向けて流れた後、その後端側連通孔４２ｂを介して、排出管２３に排出される。

　また、中ぐり主軸１６がＷ軸方向に移動しているときには、供給通路４１に供給された潤滑油は、その前端側連通孔４１ｂを介して、螺旋溝４２の途中箇所に流入する。次いで、螺旋溝４２に供給された潤滑油は、当該螺旋溝４２を主軸後端側に向けて流れた後、その後端側連通孔４２ｂを介して、排出管２３に排出される。

　そして、排出管２３に排出された潤滑油は、貯蔵タンク２１に流下された後、オイルクーラ２５によって、再度、所定温度に調整される。

　ここで、加工時においては、工具Ｔが発熱し、この工具Ｔの発熱による輻射熱が、中ぐり主軸１６及びスリーブ３１の主軸前端側や、主軸前端側に配置される軸受３２に伝達されることになる。また、スリーブ３１の回転によって、このスリーブ３１と軸受３２との間の摺動部が、高温に保持されることになる。

　これにより、中ぐり主軸１６がその軸方向に熱変位するおそれがあるが、供給通路４１がスリーブ３１内における主軸前端側で、且つ、軸受３２と対向するように形成され、更に、この供給通路４１から供給された潤滑油が螺旋溝４２を主軸前端側から主軸後端側に流れるため、中ぐり主軸１６、スリーブ３１、軸受３２の冷却が効果的に行われる。また、中ぐり主軸１６がＷ軸方向に移動しても、潤滑油が螺旋溝４２に常に供給されているため、中ぐり主軸１６の潤滑も効果的に行われる。

　従って、本発明に係る中ぐり盤の主軸装置によれば、主軸前端側に配置される軸受３２に対向するスリーブ３１内に、供給通路４１を形成すると共に、スリーブ３１の内周面に、螺旋溝４２を形成することにより、加工時に発熱した工具Ｔからの輻射熱の影響を最も受ける、中ぐり主軸１６及びスリーブ３１の主軸前端側や、スリーブ３１と軸受３２との間の摺動部を、効果的に冷却することができると共に、その冷却に使用した潤滑油によって、中ぐり主軸１６全体を潤滑することができる。これにより、中ぐり主軸１６のその軸方向の熱変位を抑制することができると共に、中ぐり主軸１６の摺動性を向上させることができるので、加工精度の向上を図ることができる。

　また、固定側環状部材３５をラム１５の内周面に設ける一方、回転側環状部材３６をスリーブ３１の外周面に設け、これらに内側環状部３５ａ及び外側環状部３６ａを形成して、油溜まり部３８を設けることにより、簡素な構成で、潤滑油を中ぐり主軸１６及びスリーブ３１の主軸前端側に供給することができる。

　本発明は、主軸の冷却及び潤滑に油を使用する際に、その使用量を抑制することを目的とした工作機械の主軸装置に適用可能である。

Claims

　ハウジングに複数の軸受を介して回転可能に支持される円筒状の円筒部材と、
　前記円筒部材の内周面にその軸方向に移動可能に支持され、前記円筒部材と共にその軸心周りに回転する中ぐり主軸と、
　少なくとも最も主軸前端側に配置される前記軸受に対向する前記円筒部材内に形成され、主軸軸方向に沿って油を供給する供給通路と、
　前記円筒部材の内周面に主軸軸方向に沿って螺旋状に形成され、前記供給通路から供給された油を主軸前端側から主軸後端側に向けて流す螺旋溝とを備える
　ことを特徴とする中ぐり盤の主軸装置。
　請求項１に記載の中ぐり盤の主軸装置において、
　前記ハウジングの内周面に設けられる環状の固定側環状部材と、
　前記円筒部材の外周面に設けられる環状の回転側環状部材と、
　前記固定側環状部材の内周面に環状に形成され、その内端が前記回転側環状部材の外周面に摺接可能な内側環状部と、
　前記回転側環状部材の外周面に環状に形成され、その外端が前記固定側環状部材の内周面に摺接可能な外側環状部とを備え、
　前記固定側環状部材と前記回転側環状部材と前記内側環状部と前記外側環状部とによって囲まれた油溜まり部を介して、油を前記供給通路に供給する
　ことを特徴とする中ぐり盤の主軸装置。