JP2007190636A - Spindle holder and machine tool - Google Patents

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JP2007190636A JP2006009834A JP2006009834A JP2007190636A JP 2007190636 A JP2007190636 A JP 2007190636A JP 2006009834 A JP2006009834 A JP 2006009834A JP 2006009834 A JP2006009834 A JP 2006009834A JP 2007190636 A JP2007190636 A JP 2007190636A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spindle holder which does not need to connect thereto an air feed pipe for driving a spindle, and is applicable to both of a high-speed or a super-high-speed rotational region and a low-speed rotational region, and to provide a machine tool. <P>SOLUTION: The spindle holder 20 is formed of a spindle holding means 24, 25, 33, 34 for rotatably holding the spindle 42, and an air motor 30 for rotatably driving the spindle, and coupled to a main shaft 10. The spindle holder 20 is provided with a first air feed passage A3 communicating with a driving air feed source for driving the air motor, and extending substantially in the same direction as an axis Ls of rotation of the spindle, and a second air feed passage A4 having one end thereof communicating with the first air feed passage, and the other end thereof communicating with an air feed port 30a of the air motor. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えばフライス盤などの工作機械に用いられるスピンドルホルダ、及びスピンドルホルダを備えた工作機械に関する。   The present invention relates to a spindle holder used in a machine tool such as a milling machine and a machine tool including the spindle holder.

従来、例えばフライス盤などの工作機械に用いられるスピンドルホルダの一種として、スピンドル軸の回転を非常に高速化できるようにした、所謂、増速スピンドルホルダが知られている。例えば特許文献１には、遊星歯車機構を利用した増速機構によりスピンドルの回転の高速化を図るようにした増速スピンドル装置が開示されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, as a kind of spindle holder used in a machine tool such as a milling machine, a so-called speed-increasing spindle holder is known in which the spindle shaft can be rotated at a very high speed. For example, Patent Document 1 discloses a speed-up spindle device in which the speed of rotation of the spindle is increased by a speed-up mechanism using a planetary gear mechanism.

また、エアモータの動力によりスピンドル軸の高速回転を達成するようにしたタイプのものも知られている。このエアモータを利用したスピンドルホルダの場合、遊星歯車機構等の複雑な増速機構を用いる場合に比して、スピンドルホルダ自体の構造が簡素で、しかも非常に高い回転速度が得られるのであるが、エアモータを駆動するための駆動エア（圧縮エア）を供給するエア供給配管を、スピンドルホルダに繋ぎ込む必要がある。   There is also known a type that achieves high-speed rotation of the spindle shaft by the power of the air motor. In the case of a spindle holder using this air motor, the structure of the spindle holder itself is simple and a very high rotational speed can be obtained as compared with the case where a complicated speed increasing mechanism such as a planetary gear mechanism is used. It is necessary to connect an air supply pipe for supplying driving air (compressed air) for driving the air motor to the spindle holder.

図４は、従来例に係るエアモータ内蔵式のスピンドルホルダの概略構成を模式的に示す説明図である。
この図に示すように、スピンドル軸８２を回転自在に保持するスピンドル本体８１は、ミーリングコレット８３を介してスピンドルホルダ８０の下端側に固定されており、また、前記スピンドル本体８１の側面には、外部の圧縮エア供給源（不図示）に連通するエアホース８５が繋ぎ込まれている。スピンドル軸８２を回転駆動するエアモータ８４への圧縮エアの供給は、図４において２点鎖線矢印で示されるように、スピンドル本体８１に対して側方から繋ぎ込まれた前記エアホース８５を介して行われる。尚、エアホース８５とエア供給源（不図示）との接続は、エアホース８５の端末のカプラ８６の着脱によって行われる。
特開平０９−１０３９３０号公報 FIG. 4 is an explanatory view schematically showing a schematic configuration of a spindle holder with a built-in air motor according to a conventional example.
As shown in this figure, a spindle body 81 that rotatably holds a spindle shaft 82 is fixed to the lower end side of a spindle holder 80 via a milling collet 83, and on the side surface of the spindle body 81, An air hose 85 communicating with an external compressed air supply source (not shown) is connected. The compressed air is supplied to the air motor 84 that rotationally drives the spindle shaft 82 through the air hose 85 connected from the side to the spindle body 81 as shown by a two-dot chain arrow in FIG. Is called. The connection between the air hose 85 and the air supply source (not shown) is made by attaching / detaching the coupler 86 at the end of the air hose 85.
JP 09-103930 A

このように、従来例に係るエアモータ内蔵式のスピンドルホルダでは、エアモータ駆動用のエア供給配管が外部から繋ぎ込まれているので、スピンドルホルダの周辺が複雑化し、当該スピンドルホルダを工作機械に対して脱着操作する上でも好ましくない、といった難点がある。特に、マシニングセンタ等においてスピンドルホルダの交換を自動で行わせる場合には、かかるエア配管の存在が、スムースな自動交換を阻害し、自動交換設備の大掛かりな改造を要するなど、非常に不利に作用する。   As described above, in the spindle holder with a built-in air motor according to the conventional example, since the air supply pipe for driving the air motor is connected from the outside, the periphery of the spindle holder is complicated, and the spindle holder is attached to the machine tool. There is a disadvantage that it is not preferable for the desorption operation. In particular, when the spindle holder is automatically exchanged in a machining center or the like, the presence of such air piping hinders the smooth automatic exchange and requires a major remodeling of the automatic exchange equipment. .

また、この場合、スピンドルホルダにエア配管が繋ぎ込まれている関係上、スピンドルホルダは（従って、工作機械の主軸は）、回転させることはできず、必ず固定状態に維持する必要がある。従って、スピンドル回転の高速化は、専らエアモータの高回転化に依らざるを得ないことになる。   In this case, because the air pipe is connected to the spindle holder, the spindle holder (therefore, the main spindle of the machine tool) cannot be rotated and must be maintained in a fixed state. Accordingly, the speeding up of the spindle rotation must depend solely on the speedup of the air motor.

近年では、ワーク（被加工物）の材質等の多様化に伴って、例えば金型のフライス加工などにおいても、非常に高硬度の素材を高精度で加工できるようにすることが求められているが、かかる要請に応えるには、ツールの（つまりスピンドル軸の）より一層の高速回転化が求められる（例えば、回転数：３００００〜４００００ｒｐｍ）。しかしながら、やみくもにスピンドル軸の回転を超高速化したのでは、軸受を含むスピンドル軸の回転系が超高速仕様に設定されてしまうことになり、例えばタップ加工などに必要な低速領域（例えば、回転数：２００ｒｐｍ程度）では、軸受隙間が過大となり、所謂「遊び」が生じてしまい、低速領域での良好な加工を安定して行う上で不利になるという問題がある。   In recent years, with the diversification of workpieces (workpieces), etc., it has been demanded that materials with extremely high hardness can be machined with high precision, for example, in the milling of molds. However, in order to meet such a demand, higher speed rotation of the tool (that is, the spindle shaft) is required (for example, rotation speed: 30000 to 40000 rpm). However, if the rotation of the spindle shaft is made extremely fast, the rotation system of the spindle shaft including the bearing will be set to an ultra-high speed specification, for example, a low speed region (for example, rotation) required for tapping, etc. (Several: about 200 rpm), the bearing clearance becomes excessive, so-called “play” occurs, and there is a problem in that it is disadvantageous in stably performing good machining in a low speed region.

本発明は、以上のような技術課題に鑑みてなされたもので、スピンドル駆動用のエア供給配管をスピンドルホルダに繋ぎ込む必要がなく、また、高速または超高速領域と低速領域の両方に対応することができるスピンドルホルダ及び工作機械を提供することを、基本的な目的とする。   The present invention has been made in view of the technical problems as described above, and it is not necessary to connect an air supply pipe for driving the spindle to the spindle holder, and it corresponds to both a high-speed or ultra-high speed region and a low-speed region. It is a basic object to provide a spindle holder and machine tool that can be used.

このため、本願第１の発明に係るスピンドルホルダは、スピンドル軸を回転自在に保持するスピンドル軸保持手段と前記スピンドル軸を回転駆動するエアモータとを備え、結合手段によって主軸に結合されるスピンドルホルダを前提とし、１）エアモータを駆動する駆動エアの供給源と連通し、スピンドル軸の回転軸線と実質的に同一方向に延びる第１エア供給路と、２）一端が前記第１エア供給路と連通し、他端が前記エアモータのエア供給口と連通する第２エア供給路と、を備えたことを特徴としたものである。   For this reason, the spindle holder according to the first invention of the present application includes a spindle shaft holding means for rotatably holding the spindle shaft and an air motor for rotationally driving the spindle shaft, and the spindle holder coupled to the main shaft by the coupling means. As a premise, 1) a first air supply path that communicates with a supply source of driving air that drives the air motor, and extends in substantially the same direction as the rotation axis of the spindle shaft, and 2) one end communicates with the first air supply path. The other end includes a second air supply path that communicates with the air supply port of the air motor.

前記第１の発明に係るスピンドルホルダにおいては、３）エアモータのエア排出口と連通し、エアモータからの排気エアを導出する第１エア排出路と、４）第１エア排出路と連通し、スピンドル軸の回転軸線と実質的に同一方向に延びる第２エア排出路と、５）スピンドル軸保持手段に設けられ、一端が前記第２エア排出路と連通し、他端が外部と連通する第３エア排出路と、を更に備えることが好ましい。   In the spindle holder according to the first aspect of the present invention, 3) a first air discharge path that communicates with the air discharge port of the air motor and leads out exhaust air from the air motor, and 4) communicates with the first air discharge path, and the spindle. A second air discharge passage extending substantially in the same direction as the rotation axis of the shaft; and 5) a third shaft provided in the spindle shaft holding means, one end communicating with the second air discharge passage and the other end communicating with the outside. It is preferable to further include an air discharge path.

また、本願第２の発明に係る工作機械は、１）駆動源の動力により回転駆動される主軸と、２）スピンドル軸を回転自在に保持するスピンドル軸保持手段と前記スピンドルを回転駆動するスピンドル動力源とを有し、結合手段によって前記主軸に結合されるスピンドルホルダと、を備え、前記スピンドル軸は前記主軸に対して同軸で相対回転する、ことを特徴としたものである。   Further, the machine tool according to the second invention of the present application includes: 1) a main shaft that is rotationally driven by power from a drive source; 2) spindle shaft holding means that rotatably holds the spindle shaft; and spindle power that rotationally drives the spindle. And a spindle holder coupled to the main shaft by coupling means, the spindle shaft rotating coaxially and relative to the main shaft.

前記第２の発明に係る工作機械においては、スピンドル動力源はエアモータであり、前記スピンドルホルダとして第１の発明に係るスピンドルホルダを用いることが好ましい。   In the machine tool according to the second invention, the spindle power source is an air motor, and the spindle holder according to the first invention is preferably used as the spindle holder.

本願の第１の発明に係るスピンドルホルダによれば、エアモータを駆動する駆動エアの供給源と連通しスピンドル軸の回転軸線と実質的に同一方向に延びる第１エア供給路がスピンドルホルダに設けられ、この第１エア供給路と第２エア供給路とを順次介してエアモータに駆動エアが供給される。このため、従来のように、スピンドルホルダに対し、外部から駆動エア供給用のエア配管を繋ぎ込む必要はなくなる。従って、スピンドルホルダの周辺が複雑化することを有効に回避でき、当該スピンドルホルダの主軸に対する脱着操作も容易に行え、また、スピンドルホルダの自動交換にも容易に対応できるようになる。   According to the spindle holder of the first invention of the present application, the spindle holder is provided with the first air supply path that communicates with the supply source of the driving air that drives the air motor and extends in the substantially same direction as the rotation axis of the spindle shaft. The driving air is supplied to the air motor through the first air supply path and the second air supply path sequentially. For this reason, it is not necessary to connect an air pipe for supplying driving air from the outside to the spindle holder as in the prior art. Therefore, it is possible to effectively avoid the periphery of the spindle holder from becoming complicated, to easily perform the detaching operation of the spindle holder with respect to the main shaft, and to easily cope with the automatic replacement of the spindle holder.

前記第１の発明に係るスピンドルホルダにおいては、好ましくは、第１，第２及び第３エア排出路を順次介してエアモータからの排気エアがスピンドルホルダの外部に排出されるので、これらエア排出路を流通する排気エアで、スピンドルホルダ内部を効果的に冷却することができる。   In the spindle holder according to the first aspect of the invention, preferably, exhaust air from the air motor is discharged to the outside of the spindle holder through the first, second and third air discharge paths in sequence, so that these air discharge paths The inside of the spindle holder can be effectively cooled with the exhaust air that circulates.

また、本願の第２の発明に係る工作機械によれば、スピンドル軸は、スピンドルホルダに備えられたスピンドル動力源によって回転駆動され、しかも主軸に対してと同軸で相対回転する。従って、主軸の回転方向とスピンドル軸の回転方向とを同一方向に設定することで、主軸回転数とスピンドル軸回転数の和に相当する高い回転数を得ることができる。一方、主軸の回転方向とスピンドル軸の回転方向とを逆方向に設定することで、主軸回転数とスピンドル軸回転数の差に相当する比較的低い回転数を得ることができる。すなわち、高速または超高速領域と低速領域の両方の領域に対して、容易かつ有効に対応することができる。   In the machine tool according to the second invention of the present application, the spindle shaft is rotationally driven by a spindle power source provided in the spindle holder, and further rotates relative to the main shaft coaxially. Therefore, by setting the rotation direction of the main shaft and the rotation direction of the spindle shaft in the same direction, a high rotation speed corresponding to the sum of the main shaft rotation speed and the spindle shaft rotation speed can be obtained. On the other hand, by setting the rotation direction of the main shaft and the rotation direction of the spindle shaft in opposite directions, a relatively low rotation speed corresponding to the difference between the main shaft rotation speed and the spindle shaft rotation speed can be obtained. That is, it is possible to easily and effectively cope with both the high-speed or ultra-high-speed region and the low-speed region.

前記第２の発明に係る工作機械においては、好ましくは、前記スピンドル動力源はエアモータであり、スピンドルホルダとして第１の発明に係るスピンドルホルダを用いることにより、第２の発明の作用効果に加えて、前記第１の発明の作用効果も併せて奏することができる。   In the machine tool according to the second invention, preferably, the spindle power source is an air motor, and by using the spindle holder according to the first invention as the spindle holder, in addition to the function and effect of the second invention. The operational effects of the first invention can also be achieved.

以下、本発明の実施形態を、例えば縦型フライス盤のスピンドルホルダに適用した場合について、添付図面を参照しながら説明する。
図１は本実施形態に係るフライス盤のスピンドルホルダの構造を示す縦断面説明図、また、図２は図１の要部を拡大して示す部分拡大説明図である。
図１に示すように、前記フライス盤では、主軸ケース２内に保持された主軸１０の先端（下端）部分にスピンドルホルダ２０が装着され、このスピンドルホルダ２０の先端（下端）部分にスピンドルユニット４０が装着されている。そして、このスピンドルユニット４０の先端（下端）に、対象ワーク（不図示）を加工するための工具としてミーリングカッターＴが取り付けられている。 Hereinafter, a case where an embodiment of the present invention is applied to, for example, a spindle holder of a vertical milling machine will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the structure of a spindle holder of a milling machine according to this embodiment, and FIG. 2 is a partially enlarged view showing an enlarged main part of FIG.
As shown in FIG. 1, in the milling machine, a spindle holder 20 is attached to the tip (lower end) portion of the spindle 10 held in the spindle case 2, and the spindle unit 40 is attached to the tip (lower end) portion of the spindle holder 20. It is installed. A milling cutter T is attached to the tip (lower end) of the spindle unit 40 as a tool for processing a target workpiece (not shown).

前記主軸ケース２はフライス盤の機械装置本体に対して固定であり、また、主軸１０は、主軸ベアリング（不図示）を介して、主軸ケース２内に回転自在に保持されている。
前記スピンドルホルダ２０は全体として中空の略筒状に形成されており、その略上半部の外周部には、下方に向かって拡径する外周テーパ部２１が設けられている。一方、主軸１０の下端部分には、スピンドルホルダ２０を装着するための装着用穴部１０Ｈが形成されており、この装着用穴部１０Ｈには、スピンドルホルダ２０の外周テーパ部２１と組み合わされる内周テーパ部１１が設けられている。これらテーパ部１１，２１によりスピンドルホルダ２０の略上半部を主軸１０の装着用穴部１０Ｈにテーパ嵌合させ、更に、ホルダキー３をスピンドルホルダ２０のキー溝２３に差し込むことにより、当該スピンドルホルダ２０が主軸１０の下端部分に回転不能に装着される。 The spindle case 2 is fixed to the machine body of the milling machine, and the spindle 10 is rotatably held in the spindle case 2 via a spindle bearing (not shown).
The spindle holder 20 is formed in a generally hollow cylindrical shape as a whole, and an outer peripheral taper portion 21 whose diameter is increased downward is provided on the outer peripheral portion of the substantially upper half. On the other hand, a mounting hole 10H for mounting the spindle holder 20 is formed in the lower end portion of the main shaft 10, and this mounting hole 10H is combined with the outer peripheral taper portion 21 of the spindle holder 20. A circumferential taper portion 11 is provided. By means of these taper portions 11, 21, the upper half of the spindle holder 20 is taper-fitted into the mounting hole 10 H of the spindle 10, and the holder key 3 is inserted into the key groove 23 of the spindle holder 20, whereby the spindle holder 20 is attached to the lower end portion of the main shaft 10 so as not to rotate.

また、スピンドルホルダ２０の上端部分には、当該スピンドルホルダ２０を主軸１０に結合する結合手段の１つとしての所謂ミーリングドローバ４が、例えばネジ要素により締結固定されている。
一方、スピンドルホルダ２０の下端部分には、従来公知のコレット２４（所謂ミーリングコレット）を介して前記スピンドルユニット４０の本体部４１（スピンドル本体）が装着されている。周知のように、ミーリングコレット２４の外周部は、下方に向かって拡径するテーパ状に形成され、スピンドルホルダ２０の下端内周部とテーパ嵌合しており、スピンドル本体４１の装着状態で、更に、ナット部材２５（ホルダルナット）をスピンドルホルダ２０の下端部に締結固定することにより、ミーリングコレット２４が上方へ押圧される。これにより、ミーリングコレット２４を介して、スピンドル本体４１がスピンドルホルダ２０の下端部分に強固に固定される。尚、本実施形態では、図２にも詳しく示すように、好ましくは、スピンドル本体４１の略上半部の外周とミーリンゴコレット２４の内周との間に、後述するエアモータ３０のモータケース３１の一部が介装されている。 In addition, a so-called milling draw bar 4 as one coupling means for coupling the spindle holder 20 to the main shaft 10 is fastened and fixed to the upper end portion of the spindle holder 20 by, for example, a screw element.
On the other hand, a main body 41 (spindle main body) of the spindle unit 40 is attached to the lower end portion of the spindle holder 20 via a conventionally known collet 24 (so-called milling collet). As is well known, the outer peripheral portion of the milling collet 24 is formed in a tapered shape that expands downward, and is taper-fitted with the inner peripheral portion of the lower end of the spindle holder 20. Further, the nut member 25 (holder nut) is fastened and fixed to the lower end portion of the spindle holder 20, whereby the milling collet 24 is pressed upward. Thereby, the spindle main body 41 is firmly fixed to the lower end portion of the spindle holder 20 via the milling collet 24. In this embodiment, as shown in detail in FIG. 2, a motor case 31 of an air motor 30 described later is preferably provided between the outer periphery of the substantially upper half of the spindle body 41 and the inner periphery of the milling collet 24. A part of is intervened.

スピンドルユニット４０は、略中空円筒状に形成された前記スピンドル本体４１と、複数の軸受４３を介してスピンドル本体４１に対し回転自在に支持された回転軸４２（スピンドル軸）とを備えており、前述のように、スピンドル本体４１がスピンドルホルダ２０の下端部分に固定された状態において、前記スピンドル軸４２がスピンドル本体４１に対して相対的に回転動作を行えるように構成されている。そして、このスピンドル軸４２の先端に、ミーリングカッターＴがナット部材４４（ミーリングナット）を用いて一体的に締結固定される。
尚、前記ミーリングコレット２４とホルダナット２５とスピンドル本体４１と複数の軸受４３とが、本願請求項に記載した「スピンドル軸保持手段」の主要部を構成している。 The spindle unit 40 includes the spindle main body 41 formed in a substantially hollow cylindrical shape, and a rotation shaft 42 (spindle shaft) rotatably supported on the spindle main body 41 via a plurality of bearings 43. As described above, the spindle shaft 42 can rotate relative to the spindle body 41 in a state where the spindle body 41 is fixed to the lower end portion of the spindle holder 20. The milling cutter T is fastened and fixed integrally to the tip of the spindle shaft 42 by using a nut member 44 (milling nut).
The milling collet 24, the holder nut 25, the spindle main body 41, and the plurality of bearings 43 constitute the main part of the “spindle shaft holding means” described in the claims of the present application.

スピンドルホルダ２０の中空内部には、装着されたスピンドルユニット４０の直上方位置に、前記スピンドル軸４２を回転駆動するエアモータ３０が配置されている。
該エアモータ３０は、従来公知のものと同様の基本構造を有し、圧縮エアの供給により従来公知のものと同様の作用をなすもので、基本的な構成要素として、薄板円筒状の前記モータケース３１と、軸受３３，３４により回転自在に支持されたモータ出力軸３２とを備えている。 An air motor 30 that rotationally drives the spindle shaft 42 is disposed in the hollow interior of the spindle holder 20 at a position immediately above the mounted spindle unit 40.
The air motor 30 has a basic structure similar to that of a conventionally known one, and performs the same operation as that of a conventionally known one by supplying compressed air. As a basic constituent element, the motor case having a thin cylindrical shape is used. 31 and a motor output shaft 32 that is rotatably supported by bearings 33 and 34.

このモータ出力軸３２の下端部は、スピンドルユニット４０がスピンドルホルダ２０に装着された状態で、スピンドル軸４２の上端部と連結される。そして、エアモータ３０の駆動に伴って、モータ出力軸３２が回転することによりスピンドル軸４２が回転駆動されるようになっている。
尚、モータケース３１の下部は所定長さだけ下方に延長されており、この延長部分が、前述のように、スピンドル本体４１の略上半部の外周とミーリンゴコレット２４の内周との間に挟み込まれている。 The lower end portion of the motor output shaft 32 is connected to the upper end portion of the spindle shaft 42 in a state where the spindle unit 40 is mounted on the spindle holder 20. As the air motor 30 is driven, the motor output shaft 32 rotates, so that the spindle shaft 42 is driven to rotate.
The lower portion of the motor case 31 is extended downward by a predetermined length, and this extended portion is between the outer periphery of the substantially upper half of the spindle body 41 and the inner periphery of the meringo collet 24 as described above. It is sandwiched between.

本実施形態では、スピンドル軸４２を駆動させるエアモータ３０に作動用の圧縮エアを供給するに際し、エア供給配管を外部からスピンドルホルダ２０に繋ぎ込む必要を無くするために、スピンドルホルダ２０の内部にエア供給路およびエア排出路を設けるようにしている。
このため、スピンドルホルダ２０の内部には、エアモータ３０の直上方位置に、該エアモータ３０への圧縮エアの供給路および排出路を設けた給排気ジョイント５０が配設されている。すなわち、エアモータ３０の上端部と前記ミーリングドローバ４との間に給排気ジョイント５０が介装されている。 In this embodiment, when supplying the compressed air for operation to the air motor 30 that drives the spindle shaft 42, air is supplied to the inside of the spindle holder 20 in order to eliminate the need to connect the air supply pipe to the spindle holder 20 from the outside. A supply path and an air discharge path are provided.
For this reason, inside the spindle holder 20, a supply / exhaust joint 50 provided with a supply path and a discharge path for compressed air to the air motor 30 is disposed immediately above the air motor 30. That is, the air supply / exhaust joint 50 is interposed between the upper end of the air motor 30 and the milling draw bar 4.

主軸１０の例えば中心部には、上下方向（つまり、スピンドル軸４２の回転軸線Ｌｓと実質的に同一方向）に延びる主軸エア供給路Ａ１が設けられ、この主軸エア供給路Ａ１は、フライス盤の外部に設置されたエア供給源（不図示）に連通している。
図３は、主軸ケース２及び主軸１０の上端部分を拡大して示す部分断面説明図である。この図に示すように、主軸１０の上端部と主軸ケース２の上端部の間には、所謂ロータリジョイント６０が介装されている。このロータリジョイント６０は、周知のように、回転体に対して外部から流体を漏洩無く給排するもので、主軸１０の回転数や適用流体（圧縮エア）の圧力等の使用条件やサイズ及び形状等の設計条件などが適合する範囲で、種々のタイプの市販のものから選定される。 A spindle air supply path A1 extending in the vertical direction (that is, substantially the same direction as the rotation axis Ls of the spindle shaft 42) is provided at, for example, the central portion of the spindle 10, and the spindle air supply path A1 is provided outside the milling machine. Communicated with an air supply source (not shown).
FIG. 3 is a partial cross-sectional explanatory view showing the upper end portions of the spindle case 2 and the spindle 10 in an enlarged manner. As shown in this figure, a so-called rotary joint 60 is interposed between the upper end portion of the main shaft 10 and the upper end portion of the main shaft case 2. As is well known, the rotary joint 60 supplies and discharges fluid from the outside without leakage to the rotating body. The rotary joint 60 uses conditions such as the rotational speed of the main shaft 10 and the pressure of the applied fluid (compressed air), size and shape. Various types of commercially available products are selected as long as the design conditions such as the above match.

主軸ケース２の上端部には、フライス盤の外部に設置されたエア供給源（不図示）に繋がるエア配管６２が接続されたエア供給路Ａｃ（ケース・エア供給路）が形成されており、前記エア供給源（不図示）からの圧縮エアは、前記エア供給管６２，ケース・エア供給路Ａｃ，ロータリジョイント６０を順次介して、主軸エア供給路Ａ１に供給される。
このように、前記ロータリジョイント６０を用いることにより、回転する主軸１０内の主軸エア供給路Ａ１に対して、外部のエア供給源（不図示）から支障なく圧縮エアの供給が行われるようになっている。 An air supply path Ac (case / air supply path) connected to an air pipe 62 connected to an air supply source (not shown) installed outside the milling machine is formed at the upper end of the spindle case 2. Compressed air from an air supply source (not shown) is supplied to the spindle air supply path A1 through the air supply pipe 62, the case / air supply path Ac, and the rotary joint 60 in this order.
Thus, by using the rotary joint 60, compressed air is supplied from an external air supply source (not shown) to the spindle air supply path A1 in the rotating spindle 10 without any trouble. ing.

また、ミーリングドローバ４の例えば中心部には、やはり上下方向に延びるドローバ・エア供給路Ａ２が設けられており、このドローバ・エア供給路Ａ２は、主軸エア供給路Ａ１と連通している。
給排気ジョイント５０には、上下方向に延びる第１エア供給路Ａ３と、一端がこの第１エア供給路Ａ３と連通し、他端がエアモータ３０のエア供給口３０ａ（図２参照）と連通する第２エア供給路Ａ４とが設けられている。
更に、この給排気ジョイント５０には、エアモータ３０のエア排出口３０ｂ（図２参照）と連通し、エアモータ３０からの排気エアを導出する第１エア排出路Ｂ１が形成されている。 In addition, a drawbar / air supply path A2 that also extends in the vertical direction is provided at the center of the milling drawbar 4, for example, and the drawbar / air supply path A2 communicates with the main spindle air supply path A1.
The air supply / exhaust joint 50 has a first air supply path A3 extending in the vertical direction, one end communicating with the first air supply path A3, and the other end communicating with an air supply port 30a (see FIG. 2) of the air motor 30. A second air supply path A4 is provided.
Further, the air supply / exhaust joint 50 is formed with a first air discharge path B1 that communicates with an air discharge port 30b (see FIG. 2) of the air motor 30 and guides exhaust air from the air motor 30.

また、スピンドルホルダ２０の内周部とモータケース３１の外周部の間には、前記第１エア排出路Ｂ１と連通し上下方向に延びる環状のエア排出路Ｂ２ａ（図２参照）が形成されており、この環状エア排出路Ｂ２ａは、ミーリングコレット２４の複数の縦溝（上下方向の隙間）で構成されるコレット・エア排出路Ｂ２ｂ（図２参照）と連通している。これら環状エア排出路Ｂ２ａとコレット・エア排出路Ｂ２ｂとで、前記第１エア排出路Ｂ１と連通しスピンドル軸４２の回転軸線Ｌｓと実質的に同一方向に延びる第２エア排出路Ｂ２が構成されている。
また更に、ホルダナット２５の内周部とスピンドル本体４１の外周部の間には、上端が第２エア排出路Ｂ２と（つまり、コレット・エア排出路Ｂ２ｂと）連通し、他端が外部と連通する第３エア排出路Ｂ３が形成されている。 An annular air discharge passage B2a (see FIG. 2) that extends in the vertical direction is formed between the inner peripheral portion of the spindle holder 20 and the outer peripheral portion of the motor case 31 and communicates with the first air discharge passage B1. The annular air discharge path B2a communicates with a collet / air discharge path B2b (see FIG. 2) constituted by a plurality of vertical grooves (gap in the vertical direction) of the milling collet 24. The annular air discharge path B2a and the collet / air discharge path B2b constitute a second air discharge path B2 that communicates with the first air discharge path B1 and extends in substantially the same direction as the rotation axis Ls of the spindle shaft 42. ing.
Furthermore, between the inner periphery of the holder nut 25 and the outer periphery of the spindle body 41, the upper end communicates with the second air discharge path B2 (that is, the collet / air discharge path B2b), and the other end communicates with the outside. A third air discharge path B3 that communicates is formed.

尚、前記ミーリングドローバ４の外周部とスピンドルホルダ２０の上側内周部の間はシール部材Ｓ１により、また、ミーリングドローバ４の下端部と給排気ジョイント５０の上端部の間はシール部材Ｓ２により、更に、ホルダナット２５の上側内周部とスピンドルホルダ２０の下側外周部の間はシール部材Ｓ３により、それぞれ気密にシールされている。かかるシール部材Ｓ１，Ｓ２及びＳ３としては、例えば、軟質合成樹脂やラバー等の弾性を有するシール材料で製作した、所謂”Ｏ”リングを用いることができる。
また、前記エアモータ３０のモータケース３１の上部は、給排気ジョイント５０の下側外周部に嵌合しており、このモータケース３１の上端部と給排気ジョイント５０の外周部の間は、上記と同様の材料で製作されたシール部材Ｓ４により気密にシールされている。 The space between the outer periphery of the milling draw bar 4 and the upper inner periphery of the spindle holder 20 is sealed by a seal member S1, and the space between the lower end of the milling draw bar 4 and the upper end of the air supply / exhaust joint 50 is sealed by a seal member S2. Furthermore, the space between the upper inner periphery of the holder nut 25 and the lower outer periphery of the spindle holder 20 is hermetically sealed by a seal member S3. As the sealing members S1, S2 and S3, for example, so-called “O” rings made of a sealing material having elasticity such as soft synthetic resin or rubber can be used.
The upper portion of the motor case 31 of the air motor 30 is fitted to the lower outer peripheral portion of the air supply / exhaust joint 50, and the gap between the upper end portion of the motor case 31 and the outer peripheral portion of the air supply / exhaust joint 50 is as described above. It is hermetically sealed by a seal member S4 made of the same material.

以上のように構成されたフライス盤では、ミーリングカッターＴによるワーク（不図示）の加工時、エアモータ３０を駆動してスピンドル軸４２を回転駆動する際には、まず、主軸エア供給路Ａ１から圧縮エアが供給され（破線矢印Ｙ１参照）、この圧縮エアは、ドローバ・エア供給路Ａ２、給排気ジョイント５０内の第１及び第２エア供給路Ａ３及びＡ４を順次通って、エア供給口３０ａからエアモータ３０内に供給される（破線矢印Ｙ２参照）。このように供給された圧縮エアがモータ出力軸３２を直交するように横切ることによって（破線矢印Ｙ３参照）、当該モータ出力軸３２が回転駆動される。
モータ出力軸３２を回転駆動した圧縮エアは、その後、エア排出口３０ｂから第１エア排出路Ｂ１を経てエアモータ３０の外部に導出され（破線矢印Ｙ４参照）、更に、第２エア排出路Ｂ２（環状エア排出路Ｂ２ａ及びコレット・エア排出路Ｂ２ｂ）並びに第３エアは出路Ｂ３を順次通って、外部に排出されるようになっている（破線矢印Ｙ５，Ｙ６及びＹ７参照）。 In the milling machine configured as described above, when processing the workpiece (not shown) by the milling cutter T, when the air motor 30 is driven to rotate the spindle shaft 42, first, compressed air is supplied from the spindle air supply path A1. (Refer to the broken line arrow Y1), this compressed air passes through the draw bar / air supply path A2 and the first and second air supply paths A3 and A4 in the air supply / exhaust joint 50 in order, and from the air supply port 30a to the air motor. 30 (see broken line arrow Y2). The compressed air supplied in this way crosses the motor output shaft 32 so as to be orthogonal (see the broken arrow Y3), so that the motor output shaft 32 is rotationally driven.
The compressed air that rotationally drives the motor output shaft 32 is then led out of the air motor 30 through the first air discharge path B1 from the air discharge port 30b (see the broken line arrow Y4), and further to the second air discharge path B2 ( The annular air discharge path B2a and the collet / air discharge path B2b) and the third air sequentially pass through the output path B3 and are discharged to the outside (see broken line arrows Y5, Y6, and Y7).

このように、本実施形態に係るスピンドルホルダ２０によれば、エアモータ３０を駆動する駆動エアの供給源と連通しスピンドル軸４２の回転軸線Ｌｓと実質的に同一方向（上下方向）に延びる第１エア供給路Ａ３がスピンドルホルダ２０内の給排気ジョイント５０に設けられ、この第１エア供給路Ａ３と第２エア供給路Ａ４とを順次介してエアモータ３０に駆動エアが供給される。
このため、従来のように、スピンドルホルダ２０に対し、外部から駆動エア供給用のエア配管を繋ぎ込む必要はなくなる。従って、スピンドルホルダ２０の周辺が複雑化することを有効に回避でき、当該スピンドルホルダ２０の主軸１０に対する脱着操作も容易に行える。更に、スピンドルホルダ２０の自動交換にも容易に対応できるようになる。 As described above, according to the spindle holder 20 according to the present embodiment, the first air extending in the same direction (vertical direction) as the rotation axis Ls of the spindle shaft 42 communicates with a supply source of driving air that drives the air motor 30. An air supply path A3 is provided in the air supply / exhaust joint 50 in the spindle holder 20, and driving air is supplied to the air motor 30 through the first air supply path A3 and the second air supply path A4 sequentially.
For this reason, it is not necessary to connect an air pipe for supplying driving air from the outside to the spindle holder 20 as in the prior art. Accordingly, it is possible to effectively avoid the periphery of the spindle holder 20 from becoming complicated, and the spindle holder 20 can be easily attached to and detached from the main shaft 10. Furthermore, automatic replacement of the spindle holder 20 can be easily handled.

また、前記第１，第２及び第３エア排出路Ｂ１，Ｂ２及びＢ３を順次介してエアモータ３０からの排気エアがスピンドルホルダ２０の外部に排出されるので、これらエア排出路Ｂ１，Ｂ２及びＢ３を流通する排気エアで、スピンドルホルダ２０の内部を効果的に冷却することができ、エアモータ３０のモータ出力軸３２の軸受３３，３４やスピンドル軸４２の軸受４４などの昇温抑制に寄与することができる。   Further, since the exhaust air from the air motor 30 is discharged to the outside of the spindle holder 20 through the first, second and third air discharge paths B1, B2 and B3 in sequence, these air discharge paths B1, B2 and B3 The inside of the spindle holder 20 can be effectively cooled by the exhaust air that circulates, and contributes to the suppression of the temperature rise of the bearings 33 and 34 of the motor output shaft 32 of the air motor 30 and the bearing 44 of the spindle shaft 42. Can do.

本実施形態に係るフライス盤では、前述のように、スピンドルホルダ２０に対して外部から駆動エア供給用のエア配管を繋ぎ込む必要はないので、主軸１０を支障なく回転させることができる。この場合、主軸１０は、例えば電動モータ等の駆動源の動力により回転駆動され、スピンドル軸４２と主軸１０とは、同軸で相対回転することができる。   In the milling machine according to the present embodiment, as described above, it is not necessary to connect the air pipe for supplying driving air from the outside to the spindle holder 20, so that the spindle 10 can be rotated without any trouble. In this case, the main shaft 10 is rotationally driven by the power of a drive source such as an electric motor, for example, and the spindle shaft 42 and the main shaft 10 can be coaxially and relatively rotated.

従って、主軸１０の回転方向とスピンドル軸４２の回転方向とを同一方向に設定することで、主軸回転数とスピンドル軸回転数の和に相当する高い回転数を得ることができる。
例えば、主軸回転数を２０，０００ｒｐｍ、スピンドル軸回転数を２４，０００ｒｐｍとし、両者１０，４２を同一方向に回転させることで、４４，０００ｒｐｍの非常に高い工具回転数を得ることができる。従って、例えば金型のフライス加工などにおいて、非常に高硬度の素材を高精度で加工することが求められる場合でも、スピンドル軸４２の回転系を超高速仕様に設定して、やみくもにスピンドル軸４２の回転を高速化する必要はなく、ミーリングカッターＴを所要の超高速で回転させることができる。 Therefore, by setting the rotation direction of the main shaft 10 and the rotation direction of the spindle shaft 42 in the same direction, a high rotation number corresponding to the sum of the main shaft rotation speed and the spindle shaft rotation speed can be obtained.
For example, by setting the spindle speed to 20,000 rpm and the spindle axis speed to 24,000 rpm, and rotating both 10,42 in the same direction, a very high tool speed of 44,000 rpm can be obtained. Therefore, for example, even in the case where it is required to process a very hard material with high precision in the milling of a mold, the spindle shaft 42 is set to an ultra-high speed specification, and the spindle shaft 42 The milling cutter T can be rotated at a required ultra-high speed.

一方、主軸１０の回転方向とスピンドル軸４２の回転方向とを互いに逆方向に設定することで、主軸回転数とスピンドル軸回転数の差に相当する比較的低い回転数を得ることができる。
例えば、前述のように主軸回転数を２０，０００ｒｐｍ、スピンドル軸回転数を２４，０００ｒｐｍとし、両者１０，４２を互いに逆方向に回転させた場合には、４，０００ｒｐｍの低い工具回転数を得ることができる。
すなわち、高速または超高速領域と低速領域の両方の領域に対して、極めて容易かつ有効に対応することができるのである。 On the other hand, by setting the rotation direction of the main shaft 10 and the rotation direction of the spindle shaft 42 in opposite directions, a relatively low rotation speed corresponding to the difference between the main shaft rotation speed and the spindle shaft rotation speed can be obtained.
For example, as described above, when the spindle speed is 20,000 rpm, the spindle axis speed is 24,000 rpm, and both 10,42 are rotated in opposite directions, a low tool speed of 4,000 rpm is obtained. be able to.
That is, it is possible to cope with both the high-speed or ultra-high-speed region and the low-speed region extremely easily and effectively.

また、このように主軸１０とスピンドル軸４２とを同時回転で回転駆動することで、ミーリングカッターＴによりワーク（不図示）を加工する際に同心度が高まり、加工精度を向上させることができる。
更に、エアモータ３０に供給する圧縮エアに、潤滑油及び／又は冷却剤を混合することにより、スピンドル軸４２の回転系に必要とされる潤滑及び／又は冷却作用を行わせることができる。或いは、スピンドルホルダ２０の交換時に、スピンドルホルダ２０と主軸１０との嵌合部（つまり主軸１０の内周テーパ部１１及びスピンドルホルダ２０の外周テーパ部２１）に必要とされる潤滑にも役立たせることができる。 Further, by rotating the main shaft 10 and the spindle shaft 42 at the same time as described above, the concentricity is increased when a workpiece (not shown) is processed by the milling cutter T, and the processing accuracy can be improved.
Furthermore, the lubricating air and / or cooling agent required for the rotating system of the spindle shaft 42 can be performed by mixing the lubricating oil and / or the coolant with the compressed air supplied to the air motor 30. Alternatively, when the spindle holder 20 is replaced, it is also useful for lubrication required for the fitting portion between the spindle holder 20 and the main shaft 10 (that is, the inner peripheral taper portion 11 of the main shaft 10 and the outer peripheral taper portion 21 of the spindle holder 20). be able to.

尚、以上の実施形態は、縦型フライス盤に適用した場合についてのものであったが、本発明は、かかる場合に限定されるものではなく、他の種々の工作機械およびそのスピンドルホルダについても、有効に適用することができるものである。
このように、本発明は、以上の実施態様に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更や改良を加え得るものであることは言うまでもない。 In addition, although the above embodiment was a thing about the case where it applies to a vertical milling machine, this invention is not limited to such a case, About other various machine tools and its spindle holder, It can be effectively applied.
Thus, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes and improvements can be added without departing from the scope of the invention.

本発明は、例えばフライス盤などの工作機械に用いられ、スピンドル軸を回転自在に保持し該スピンドル軸を回転駆動するエアモータと備えたスピンドルホルダにおいて利用することができ、スピンドル駆動用のエア供給配管をスピンドルホルダに繋ぎ込む必要をなくし、また、高速または超高速領域と低速領域の両方に対応することができる。   The present invention is used in a machine tool such as a milling machine, and can be used in a spindle holder provided with an air motor that rotatably holds a spindle shaft and rotationally drives the spindle shaft. It is not necessary to connect to the spindle holder, and it is possible to cope with both a high-speed or ultra-high speed region and a low-speed region.

本発明の実施形態に係るフライス盤のスピンドルホルダの構造を示す縦断面説明図である。It is longitudinal cross-sectional explanatory drawing which shows the structure of the spindle holder of the milling machine which concerns on embodiment of this invention. 図１の要部を拡大して示す部分拡大説明図である。FIG. 2 is a partially enlarged explanatory view showing an enlarged main part of FIG. 1. 前記フライス盤の主軸へのエア供給を示す部分断面説明図である。It is a fragmentary sectional view showing air supply to the main axis of the milling machine. 従来例に係るスピンドルホルダへのエア供給を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the air supply to the spindle holder which concerns on a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

４ ミーリングドローバ
１０ 主軸
１０Ｈ （主軸の）装着用穴部
１１ （主軸の）内周テーパ部
２０ スピンドルホルダ
２１ （スピンドルホルダの）外周テーパ部
２４ ミーリングコレット
２５ ホルダナット
３０ エアモータ
３０ａ （エアモータの）エア供給口
３０ｂ （エアモータの）エア排出口
３１ モータ出力軸
４０ スピンドルユニット
４１ スピンドル本体
４２ スピンドル軸
４３ （スピンドル軸の）軸受
５０ 給排気ジョイント
Ａ１ 主軸エア供給路
Ａ２ ドローバ・エア供給路
Ａ３ 第１エア供給路
Ａ４ 第２エア供給路
Ｂ１ 第１エア排出路
Ｂ２ 第２エア排出路
Ｂ２ａ 環状エア排出路
Ｂ２ｂ コレット・エア排出路
Ｂ３ 第３エア排出路
Ｌｓ （スピンドル軸の）回転軸線
Ｔ ミーリングカッター 4 Milling drawbar 10 Main shaft 10H (Main shaft) mounting hole 11 (Main shaft) inner peripheral taper portion 20 Spindle holder 21 (Spindle holder) outer peripheral taper portion 24 Milling collet 25 Holder nut 30 Air motor 30a (Air motor) Air supply Port 30b (Air motor) Air discharge port 31 Motor output shaft 40 Spindle unit 41 Spindle body 42 Spindle shaft 43 (Spindle shaft) bearing 50 Air supply / exhaust joint A1 Main shaft air supply path A2 Drawbar / air supply path A3 First air supply path A4 Second air supply path B1 First air discharge path B2 Second air discharge path B2a Annular air discharge path B2b Collet / air discharge path B3 Third air discharge path Ls (spindle axis) rotation axis T Milling cutter

Claims (4)

スピンドル軸を回転自在に保持するスピンドル軸保持手段と前記スピンドル軸を回転駆動するエアモータとを備え、結合手段によって主軸に結合されるスピンドルホルダであって、
前記エアモータを駆動する駆動エアの供給源と連通し、前記スピンドル軸の回転軸線と実質的に同一方向に延びる第１エア供給路と、
一端が前記第１エア供給路と連通し、他端が前記エアモータのエア供給口と連通する第２エア供給路と、
を備えたことを特徴とするスピンドルホルダ。 A spindle holder comprising a spindle shaft holding means for rotatably holding the spindle shaft and an air motor for rotationally driving the spindle shaft, and coupled to the main shaft by a coupling means,
A first air supply path that communicates with a supply source of driving air that drives the air motor and extends in substantially the same direction as the rotation axis of the spindle shaft;
A second air supply path having one end communicating with the first air supply path and the other end communicating with an air supply port of the air motor;
A spindle holder comprising: 前記エアモータのエア排出口と連通し、エアモータからの排気エアを導出する第１エア排出路と、
前記第１エア排出路と連通し、前記スピンドル軸の回転軸線と実質的に同一方向に延びる第２エア排出路と、
前記スピンドル軸保持手段に設けられ、一端が前記第２エア排出路と連通し、他端が外部と連通する第３エア排出路と、
を更に備えたことを特徴とする請求項１記載のスピンドルホルダ。 A first air discharge path that communicates with an air discharge port of the air motor and guides exhaust air from the air motor;
A second air discharge path communicating with the first air discharge path and extending in substantially the same direction as the rotational axis of the spindle shaft;
A third air discharge path provided on the spindle shaft holding means, one end communicating with the second air discharge path and the other end communicating with the outside;
The spindle holder according to claim 1, further comprising: 駆動源の動力により回転駆動される主軸と、
スピンドル軸を回転自在に保持するスピンドル軸保持手段と前記スピンドル軸を回転駆動するスピンドル動力源とを有し、結合手段によって前記主軸に結合されるスピンドルホルダと、を備え、
前記スピンドル軸は前記主軸に対して同軸で相対回転する、
ことを特徴とする工作機械。 A main shaft that is rotationally driven by the power of the drive source;
A spindle shaft holding means for rotatably holding the spindle shaft and a spindle power source for rotating the spindle shaft, and a spindle holder coupled to the main shaft by a coupling means;
The spindle shaft rotates coaxially and relative to the main shaft;
A machine tool characterized by that. 前記スピンドル動力源はエアモータであり、前記スピンドルホルダとして請求項１又は２に記載のスピンドルホルダを用いることを特徴とする請求項３記載の工作機械。   The machine tool according to claim 3, wherein the spindle power source is an air motor, and the spindle holder according to claim 1 or 2 is used as the spindle holder.
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