JP2006305669A

JP2006305669A - 工作機械の主軸装置

Info

Publication number: JP2006305669A
Application number: JP2005130302A
Authority: JP
Inventors: Tatsuhiro Yoshimura; 辰浩吉村; Ryoichi Shimomura; 亮一下村; Yasuo Miyata; 安男宮田
Original assignee: Okuma Corp; Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2005-04-27
Filing date: 2005-04-27
Publication date: 2006-11-09

Abstract

【課題】曲げ荷重が主軸に加わっても加工精度が大きく劣化するようなことがなく、更に工具や主軸に衝撃力が加わった場合にはその衝撃の程度を知ることができ復帰作業のレベルを判断可能とする。
【解決手段】主軸ハウジング２の工具７を装着する先端部位に、主軸１を取り囲むリング状部材５を設けた。リング状部材５は、主軸１より低硬度部材で作製し、主軸１が曲げ荷重を受けて変形した場合にリング状部材５に接触するよう主軸１との間に僅かな隙間を設けて配置した。
【選択図】図１

Description

本発明は、工作機械の主軸装置に関し、特に主軸に加わる曲げ荷重に対して主軸を保護する構造に関する。

主軸を軸受で回転可能に支えた主軸装置では、加工時の応力によって、主軸に曲げ荷重が加わる。この曲げ荷重が大きくなると主軸は塑性変形し、振れとなって加工精度を悪化させる。そのため、例えばマシニングセンタにおいては、主軸モータや送り軸にかかる負荷を監視し、ある範囲を超えると停止させるなどの制御を行うものがある。
例えば、特許文献１では、主軸や工具の衝突或いは過負荷により、主軸に加わった曲げ荷重により、主軸ハウジング先端に設けた可動部材に主軸が接触したら、主軸の回転を即座に停止させると共に、可動部材を支持しているボルトを段階的に剪断させることで、主軸が可動部材に衝突した際のエネルギーを吸収して主軸が変形するのを抑制している。
特開平１１−１９７９７９号公報

上記特許文献１の構成により、ボルトが変形或いは剪断して衝突時に主軸に加わった応力を吸収し、損傷を抑制することが可能であるし、ボルトの剪断状態をみて衝突の程度を判断するのに役立てることができるが、可動部材が移動するので曲げ荷重による主軸の弾性変形は抑えられず、加工精度を維持するのは難しかった。
また、主軸装置を復帰させるには剪断したボルトの交換を要し、復帰作業が面倒であったし、衝突以外の過負荷でもボルトが変形して可動部材が移動してしまうので、主軸に加わる過負荷がなくなり主軸の弾性変形が元に戻った場合には、逆に反対側で可動部材に接触する場合が発生し、この場合も加工を継続することができない。

そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、曲げ荷重が主軸に加わっても加工精度が大きく劣化するようなことがなく、更に工具や主軸に衝撃力が加わった場合にはその衝撃の程度を知ることができ復帰作業のレベルを判断し易い工作機械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為に、請求項１に記載の発明は、工具を回転操作するための主軸と、複数の軸受を介して前記主軸を回転可能に支持する主軸ハウジングとを有する工作機械の主軸装置において、主軸ハウジングの前記複数の軸受より主軸先端側となる部位に、主軸を取り囲むリング状部材を固定設置し、該リング状部材は、主軸が自身の軸方向と直交する方向に弾性変形した場合に、前記リング状部材に接触するよう配置されて成ることを特徴とする。
この構成により、主軸が弾性変形したらリング状部材に接触するので、主軸の更なる変形を抑えることができ、主軸が曲げ荷重を受けた際の加工精度の悪化を低減できる。また、主軸の塑性変形を抑えることができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、リング状部材が、主軸に比して低硬度の材質により作製されて成ることを特徴とする。
この構成により、プログラムミス等で主軸や工具に衝突事故が発生して主軸に大きな衝撃力が加わった場合に、硬度の低いリング状部材にその痕跡が残る。そのため、痕跡から主軸に加わった衝撃力を推定でき、修理の規模や修理の必要箇所を判断することが可能となる。

本発明によれば、リング状部材により主軸の更なる変形を抑えることができ、主軸が曲げ荷重を受けた際の加工精度の悪化を低減できる。また、リング状部材の硬度を主軸に比べて低くすることで、主軸が接触した痕跡が残り、痕跡から主軸に加わった衝撃力を推定でき、修理の規模や修理の必要箇所を判断することが可能となる。

以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る工作機械の主軸装置の一例を示す縦断面説明図であり、１は装着した工具７を回転操作する主軸、２は主軸１を保持する主軸ハウジング、３は主軸１を回転可能に支持する軸受、４は主軸ハウジング２の先端を閉塞する蓋部材、５は蓋部材４の内側部に主軸１を囲むように取り付けられたリング状部材、６は工具７を主軸１に取り付けるための工具ホルダを示している。

軸受３は主軸ハウジング２内に複数設けられ、主軸１はそれら軸受３により回転可能に支持されている。この主軸１の先端部内部には工具７を保持するためのコレット９を備え、工具７は工具ホルダ６がコレット９に把持されて主軸１に取り付けられている。
一方、主軸１の内部には、軸方向である前後方向（図示上下方向）へコレット９を移動操作して工具ホルダ６を着脱操作する軸１０を有し、この軸１０は主軸ハウジング２の上部に設けられた図示しない油圧装置により前後移動される。また、主軸１の回転はサーボモータ１１によって行われる。

リング状部材５は、蓋部材４の内縁部に形成されたリング状凹部４ａに打ち込み固定され、しまりばめされて取り付けられている。このリング状部材５は、主軸１より柔らかい材質で形成され、例えば主軸１がニッケルクロム鋼、リング状部材５が真鍮で形成されている。そして、主軸１とリング状部材５の間の隙間は、主軸２に曲げ荷重がかかり弾性変形が発生すると、主軸１とリング状部材５が接触する程度の僅かな間隔となっている。

このようなリング状部材５を設置することで、切削力等により工具７から主軸１にかけて曲げ荷重（曲げモーメント）がかかって主軸１が変形すると、主軸１とリング状部材５が接触し、リング状部材５が曲げ荷重を支えて主軸１のそれ以上の曲がりを抑える作用を奏する。そのため、リング状部材が主軸の更なる変形を抑えることができ、主軸が曲げ荷重を受けた際の加工精度の悪化を低減できるし、主軸の塑性変形を抑えることも可能となる。

また、プログラミングミス等により工具７や主軸１がワーク等に衝突して、主軸１とリング状部材５の衝突が発生した場合、柔らかい材質から成るリング状部材５に主軸１との衝突の痕跡が残るため、その痕跡の大きさにより主軸に加わった衝撃力を推定でき、修理の規模や修理の必要箇所を判断することが可能となる。

尚、上記実施形態では、リング状部材５の材質を真鍮としているが、主軸との硬度の関係で選択すれば良く、アルミニウムや他の合金であっても良い。
また、蓋部材４にリング状部材５を設置しているが、主軸ハウジング２の先端部に直接リング状部材を取り付けても良い。

本発明に係る工作機械の主軸装置の実施形態の一例を示す縦断面説明図である。

符号の説明

１・・主軸、２・・主軸ハウジング、３・・軸受、４・・蓋部材、５・・リング状部材。

Claims

工具を回転操作するための主軸と、複数の軸受を介して前記主軸を回転可能に支持する主軸ハウジングとを有する工作機械の主軸装置において、
主軸ハウジングの前記複数の軸受より主軸先端側となる部位に、主軸を取り囲むリング状部材を固定設置し、該リング状部材は、主軸が自身の軸方向と直交する方向に弾性変形した場合に、前記リング状部材に接触するよう配置されて成ることを特徴とする工作機械の主軸装置。
リング状部材が、主軸に比して低硬度の材質により作製されて成る請求項１記載の工作機械の主軸装置。