CN111790923A - 主轴装置及机床 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种主轴装置及机床。主轴装置(20)具备：主轴(22)；第一壳体(24)，其收纳主轴，具有主轴被供给气体而旋转自如地轴支承主轴的轴承(60)；马达(40)，其位于主轴的一端，使主轴旋转；第二壳体(41)，其收纳马达，并与第一壳体结合；管路(43)，其一端位于第二壳体内的空间的底部，另一端从第二壳体突出。

Description

主轴装置及机床

技术领域

本发明涉及一种主轴装置及机床。

背景技术

在日本专利特开2008-161950号公报中公开了一种主轴装置，其具有旋转部和壳体，该壳体具有旋转自如地支承该旋转部的轴承。

发明内容

但是，在日本专利特开2008-161950号公报的主轴装置中，在切削液等浸入到壳体内的情况下，会在壳体内具备的电气构成要素中发生短路等，有可能导致主轴装置的故障。虽然可以考虑在壳体上设置用于排出切削液等的孔，但在这种情况下，切削液会经由该孔浸入到壳体内。

本发明的目的在于提供一种能够良好地排出浸入到壳体内的切削液等的主轴装置及机床。

本发明的一形态的主轴装置具备：主轴；第一壳体，其收纳所述主轴，具有所述主轴被供给气体而旋转自如地轴支承所述主轴的轴承；马达，其位于所述主轴的一端，使所述主轴旋转；第二壳体，其收纳所述马达，并与所述第一壳体结合；以及管路，其一端位于所述第二壳体内的空间的底部，另一端从所述第二壳体突出。

本发明的另一形态的机床具备上述那样的主轴装置。

根据本发明，能够提供一种能够良好地排出浸入到壳体内的切削液等的主轴装置及机床。

根据参照附图说明的以下实施方式的说明，可以容易地了解上述目的、特征以及优点。

附图说明

图1是表示一实施方式的具备主轴装置的机床的概略图。

图2是表示一实施方式的主轴装置的剖面图。

图3是表示一实施方式的主轴装置的立体图。

图4是表示主轴的长度方向沿着铅垂方向的情况的例子的剖面图。

图5是表示气体流路形成在第二壳体上的情况的例子的剖面图。

具体实施方式

下面，列举优选的实施方式并参照附图对本发明的主轴装置及机床进行详细说明。

[一实施方式]

使用图1～图3对一实施方式的主轴装置及机床进行说明。图1是表示本实施方式的具备主轴装置的机床的概略图。

本实施方式的机床(精密机床)10是使用刀具对加工对象物进行加工的机床。本实施方式的机床10以将静压轴承60收纳在壳体25中的情况为例进行说明，该静压轴承60能够以纳米级控制对加工对象物的加工，但不限于此。也可以将不是静压轴承60的轴承、例如滚动轴承等收纳在壳体25中。另外，在本实施方式中，以机床10为车床的情况为例进行说明，但不限于此。本发明可适用于车床以外的加工机、切削机等各种机床10。

如图1所示，在本实施方式的机床10中，具备基础底座12、主轴支承部14、工作台支承部16、工作台18、以及主轴装置20。

将主轴装置20所具备的主轴22的长度方向(轴向)作为前后方向。将在与载置有主轴装置20的载置面F平行的面内与轴向正交的方向作为左右方向。将与载置有主轴装置20的载置面F及轴向正交的方向作为上下方向。下方向是重力作用的方向。将卡盘部30相对于主轴22所处的一侧作为前侧。将与卡盘部30相对于主轴22所处的一侧相反的一侧作为后侧。

在基础底座12上具备主轴支承部14。在主轴支承部14上具备主轴装置20。

主轴支承部14包括第一滑动部14a、主轴移动台14b和未图示的第一驱动机构。在基础底座12上具备第一滑动部14a。第一滑动部14a的长度方向是左右方向。在第一驱动机构中具备未图示的马达。在第一驱动机构中还具备未图示的滚珠丝杠等构件。滚珠丝杠将马达的旋转力转换为直线运动。第一驱动机构使主轴移动台14b沿着第一滑动部14a的长度方向移动。通过第一驱动机构使主轴移动台14b沿第一滑动部14a的长度方向移动，由此，使该主轴移动台14b上所具备的主轴装置20沿左右方向移动。

在基础底座12上具备工作台支承部16。工作台支承部16由第二滑动部16a和未图示的第二驱动机构构成。第二滑动部16a的长度方向是前后方向。在第二驱动机构中具备未图示的马达。在第二驱动机构中还具备未图示的滚珠丝杠等构件。滚珠丝杠将马达的旋转力转换为直线运动。第二驱动机构使工作台18沿着第二滑动部16a的长度方向移动。即，第二驱动机构使工作台18沿前后方向移动。另外，工作台18也可以以上下方向的轴为旋转轴进行旋转。

在主轴装置20上具备卡盘部30。在卡盘部30上保持有例如加工对象物。在工作台18上保持有例如刀具。此外，也可以在卡盘部30上保持刀具，在工作台18上保持加工对象物。

图2是表示本实施方式的主轴装置的剖面图。

如图2所示，本实施方式的主轴装置20具备壳体25。壳体25包括第一壳体24和与第一壳体24结合的第二壳体41。主轴装置20还具备主轴22、马达40和管路43。

主轴22收纳在第一壳体24中。主轴22是圆筒状的构件。在主轴22上形成有沿轴向贯通的圆筒状的贯通孔22H。在第一壳体24中具备静压轴承(轴承)60，该静压轴承60通过主轴22被供给气体而旋转自如地轴支承该主轴22。

马达40位于主轴22的一端，即主轴22的后端。马达40是使主轴22旋转的驱动源。马达40的前侧通过未图示的固定构件安装在第一壳体24的后侧。

第二壳体41收纳马达40。第二壳体41与第一壳体24的后端结合。第二壳体41包括法线方向沿着主轴22的长度方向的第一表面41A。

管路43是用于将浸入壳体25内的切削液等从壳体25内排出到壳体25的外侧的构件。管路43可以由可弯曲的材料构成，也可以由不可弯曲的材料构成。作为可弯曲的材料，例如可以举出聚氯乙烯等，但不限于此。

管路43的一端位于第二壳体41内的空间51的底部。更具体地说，管路43的一端位于第二壳体41的第一表面41A与马达40之间的空间51A的底部。另外，管路43的一端也可以不位于第一表面41A与马达40之间的空间51A内。例如，管路43的一端也可以位于处于马达40的下侧的空间51B内。管路43的一端也可以通过未图示的固定构件固定在第二壳体41上。

在第一表面41A与马达40之间的空间51A内，具备未图示的传感器、未图示的端子台等，但在此省略图示。传感器例如用于检测马达40的旋转。

在第一表面41A与马达40之间的空间51A内配设有电源线、信号线等，但在此省略图示。与马达40连接的电源线、信号线等能够向该马达40供给电源、信号等。与传感器连接的电源线、信号线等能够向该传感器供给电源、信号等。这些电源线、信号线等以通过形成在第一表面41A上的未图示的孔的方式配置。

管路43的另一端从第二壳体41突出。更具体地说，管路43经由形成在第二壳体41上的孔47，从第二壳体41内向该第二壳体41的外侧突出。孔47的位置例如比管路43的一端的位置高。在孔47和管路43之间具备密封它们之间的密封构件49。

向主轴22供给的气体能够经由未图示的间隙等流入第二壳体41内的空间51。在主轴22被供给气体时，第二壳体41内的压力比第二壳体41的外侧的压力高。由于第二壳体41内的压力比第二壳体41的外侧的压力高，所以即使在切削液等浸入第二壳体41内的情况下，该切削液等也能够经由管路43向壳体25的外部排出。

主轴22的长度方向是与铅垂方向交叉的方向。管路43的一端与第二壳体41在铅垂方向上的距离比马达40与第二壳体41在铅垂方向上的距离小。由于管路43的一端与第二壳体41在铅垂方向上的距离比马达40与第二壳体41在铅垂方向上的距离小，因此能够防止浸入壳体25内的切削液等液面到达马达40。因此，能够防止在马达40中产生短路等。

在主轴22的前侧具备卡盘部30。卡盘部30与主轴22的旋转联动地旋转。卡盘部30能够在第一壳体24的前侧的表面上旋转。在卡盘部30上装卸例如加工对象物。另外，在图1中示出了圆盘状的卡盘部30，但卡盘部30的形状并不限定于圆盘状。卡盘部30具有固定在主轴22的前侧的基座30a和可装卸地安装在基座30a上的吸附垫30b。在吸附垫30b的吸附面上形成有开口OP。在基座30a及吸附垫30b上形成有连通开口OP和主轴22的贯通孔22H的连通路30c。卡盘部30的外侧的空气经由开口OP及连通路30c被未图示的真空泵吸引到贯通孔22H内。因此，加工对象物以与吸附面紧贴的状态被保持。

第一壳体24具有大致圆筒状的第一壳体主体24a和后侧壳体盖24b。在第一壳体主体24a上设有从第一壳体主体24a的外周面向外侧突出的环状的凸缘部50。凸缘部50可以与第一壳体主体24a一体成型，也可以由与第一壳体主体24a分开的构件构成。在凸缘部50由与第一壳体主体24a分开的构件构成的情况下，通过规定的固定件将凸缘部50固定在第一壳体主体24a上。

在第一壳体主体24a的后侧，以覆盖该第一壳体主体24a的后侧的开口的方式可装卸地安装有后侧壳体盖24b。在后侧壳体盖24b的表面(后端面)侧固定有第二壳体41。

在后侧壳体盖24b与第一壳体主体24a中形成有沿前后方向贯通的大致圆筒状的轴配置空间。在该轴配置空间中配置有主轴22。配置于该轴配置空间内的主轴22被静压轴承60可旋转地支承。

静压轴承60由推力轴承60a和径向轴承60b构成。推力轴承60a分别设置在主轴22的左侧和右侧。径向轴承60b位于推力轴承60a的后侧。径向轴承60b分别设置在主轴22的凸缘部22A的前后。在本实施方式中，由于使用静压轴承60，因此能够以纳米单位控制对加工对象物的加工。

主轴装置20还具有主轴安装台26。主轴安装台26载置在主轴移动台14b的载置面F(图1)上。在主轴安装台26上，沿主轴22的轴向形成有供第一壳体24插通的插通孔26H。***到***孔26H中的第一壳体24的前侧通过设置在第一壳体主体24a上的凸缘部50固定到主轴安装台26的前侧。第一壳体24的后侧被设置在主轴安装台26后侧的未图示的支承构件支承。这样，主轴安装台26从前后以两端支承的方式保持第一壳体24。

主轴装置20还具备盖构件28。盖构件28以覆盖凸缘部50的前侧的表面、从该表面向前侧延伸的第一壳体主体24a的外周面、和卡盘部30的外周面的一部分的方式设置。此外，也可以是卡盘部30的整个外周面被盖构件28覆盖。在盖构件28上形成有用于供制冷剂流动的未图示的制冷剂用流路，能够利用在该制冷剂用流路中流动的制冷剂来调整盖构件28的温度。作为制冷剂，例如可以举出水、压缩空气等。

在第一壳体24上形成有用于向主轴22供给气体的气体流路53。此外，在图2中，为了简化说明，仅图示了形成于第一壳体24的多个气体流路53中的两个气体流路53。此外，在图2中，省略了用于向气体流路53供给气体的管路的图示。气体也可以被压缩到规定压力。作为气体，例如可以举出空气等。如上所述，向主轴22供给的气体能够经由未图示的间隙等流入第二壳体41内的空间51。换言之，第二壳体41经由未图示的间隙等与气体流路53连通。在主轴22被供给气体时，第二壳体41内的压力比第二壳体41的外侧的压力高。由于第二壳体41内的压力比第二壳体41的外侧的压力高，所以即使在切削液等浸入第二壳体41内的情况下，该切削液等也能够经由管路43向壳体25的外部排出。此外，经由气体流路53被供给至主轴22的气体不仅经由管路43向壳体25的外部排出，还经由形成于第一壳体24等的未图示的孔、间隙等向壳体25的外部排出。

图3是表示本实施方式的主轴装置的立体图。如图3所示，第二壳体41通过未图示的支承构件安装在第一壳体24上。

这样，构成本实施方式的主轴装置20。

像这样，根据本实施方式，具备管路43，该管路43的一端位于第二壳体41内的空间51的底部，另一端从第二壳体41突出。在主轴22被供给气体时，对第二壳体41内的空间51施加比第二壳体41的外部高的压力。因此，根据本实施方式，能够使用管路43良好地排出浸入到壳体25内的切削液等。因此，根据本实施方式，能够防止壳体25内具备的电气构成要素中发生短路等，能够提供可靠性高的主轴装置20及机床10。

[变形实施方式]

以上说明了本发明的优选实施方式，但本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，可以进行各种改变。

例如，在上述实施方式中，以收纳在壳体25中的轴承为静压轴承60的情况为例进行了说明，但不限于此。如上所述，收纳在壳体25中的轴承也可以是滚动轴承等。在收纳有静压轴承60以外的轴承的壳体25中，也能够对主轴22等进行气体的供给(空气吹扫)。

另外，在上述实施方式中，以主轴22的长度方向是与铅垂方向交叉的方向的情况为例进行了说明，但不限于此。主轴22的长度方向也可以是沿着铅垂方向的方向。图4是表示主轴的长度方向沿着铅垂方向的情况的例子的剖面图。在图4所示的例子中，主轴22的长度方向被设定为沿着铅垂方向的方向。在图4所示的例子中，管路43的一端的位置设置得比马达40的下表面的位置低。在这样的构成中，也能够使用管路43良好地排出浸入到壳体25内的切削液等。因此，在这样的构成中，也能够防止壳体25内具备的电气构成要素中发生短路等，能够提供可靠性高的主轴装置20及机床10。

另外，在上述实施方式中，以气体流路53形成在第一壳体24上的情况为例进行了说明，但不限于此。图5是表示气体流路形成在第二壳体上的情况的例子的剖面图。在图5所示的例子中，气体流路53A形成在第二壳体41上。此外，在图5中，省略了用于向气体流路53A供给气体的管路的图示。在图5所示的例子中，在管路43上具备流量调整阀(节流阀)43A。如图5所示的例子那样，在第二壳体41被供给气体的情况下，也能够提高壳体25内的压力，能够向主轴22等供给气体。而且，在图5所示的例子中，由于具备流量调整阀43A，所以通过减小该流量调整阀43A中的气体流量，能够充分提高壳体25内的压力。在图5所示的例子中，也能够防止异物向壳体25浸入。

总结上述实施方式如下。

一种主轴装置(20)，其具备：主轴(22)；第一壳体(24)，其收纳所述主轴，具有所述主轴被供给气体而旋转自如地轴支承所述主轴的轴承(60)；马达(40)，其位于所述主轴的一端，使所述主轴旋转；第二壳体(41)，其收纳所述马达，并与所述第一壳体结合；以及管路(43)，其一端位于所述第二壳体内的空间(51)的底部，另一端从所述第二壳体突出。

根据这样的构成，具备管路，该管路的一端位于第二壳体内的空间的底部，另一端从第二壳体突出。在主轴被供给气体时，对第二壳体内的空间施加比第二壳体的外部高的压力。因此，根据这样的构成，能够使用管路将浸入到壳体内的切削液等良好地排出。因此，根据这样的构成，能够防止壳体内具备的电气构成要素中发生短路等，能够提供可靠性高的主轴装置及机床。

所述轴承也可以是通过所述主轴被供给气体而旋转自如地轴支承所述主轴的静压轴承。

也可以是，所述管路经由形成在所述第二壳体上的孔(47)从所述第二壳体内向所述第二壳体的外侧突出，所述孔的位置比所述管路的所述一端的位置高。

也可以是，所述管路经由形成在所述第二壳体上的孔从所述第二壳体内向所述第二壳体的外侧突出，还具备密封构件(49)，该密封构件(49)密封所述孔和所述管路之间。根据这样的构成，在主轴被供给气体时，能够将第二壳体内的空间的压力维持得比第二壳体的外部的压力高，并且能够防止切削液等从孔与管路之间浸入壳体内。

也可以是，所述第二壳体包括第一表面(41A)，该第一表面(41A)的法线方向沿着所述主轴的长度方向，在所述第一表面与所述马达之间存在空间(51A)，所述管路的所述一端位于所述第一表面与所述马达之间的所述空间内。

所述主轴的长度方向是与铅垂方向交叉的方向，所述管路的所述一端与所述第二壳体在所述铅垂方向上的距离小于所述马达与所述第二壳体在所述铅垂方向上的距离。根据这样的构成，能够防止浸入到壳体内的切削液等的液面到达马达，能够防止在马达中产生短路等。

也可以是，所述主轴的长度方向是沿着铅垂方向的方向，所述管路的所述一端的位置比所述马达的下表面的位置低。

一种机床(10)，其具备上述那样的主轴装置。

Claims (8)

1.一种主轴装置，其特征在于，具备：

主轴；

第一壳体，其收纳所述主轴，具有所述主轴被供给气体而旋转自如地轴支承所述主轴的轴承；

马达，其位于所述主轴的一端，使所述主轴旋转；

第二壳体，其收纳所述马达，并与所述第一壳体结合；以及

管路，其一端位于所述第二壳体内的空间的底部，另一端从所述第二壳体突出。

2.根据权利要求1所述的主轴装置，其特征在于，

所述轴承是通过所述主轴被供给气体而旋转自如地轴支承所述主轴的静压轴承。

3.根据权利要求1所述的主轴装置，其特征在于，

所述管路经由形成在所述第二壳体上的孔从所述第二壳体内向所述第二壳体的外侧突出，

所述孔的位置比所述管路的所述一端的位置高。

4.根据权利要求1所述的主轴装置，其特征在于，

所述管路经由形成在所述第二壳体上的孔从所述第二壳体内向所述第二壳体的外侧突出，

所述主轴装置还具备密封构件，该密封构件密封所述孔与所述管路之间。

5.根据权利要求1所述的主轴装置，其特征在于，

所述第二壳体包括第一表面，该第一表面的法线方向沿着所述主轴的长度方向，

在所述第一表面与所述马达之间存在空间，

所述管路的所述一端位于所述第一表面与所述马达之间的所述空间内。

6.根据权利要求1所述的主轴装置，其特征在于，

所述主轴的长度方向是与铅垂方向交叉的方向，

所述管路的所述一端与所述第二壳体在所述铅垂方向上的距离小于所述马达与所述第二壳体在所述铅垂方向上的距离。

7.根据权利要求1所述的主轴装置，其特征在于，

所述主轴的长度方向是沿着铅垂方向的方向，

所述管路的所述一端的位置比所述马达的下表面的位置低。

8.一种机床，其特征在于，

具备权利要求1～7中任一项所述的主轴装置。

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