JP2015208785A

JP2015208785A - Spindle device and machine tool having the same

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Publication number: JP2015208785A
Application number: JP2014089815A
Authority: JP
Inventors: 美昭勝野; Yoshiaki Katsuno
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2014-04-24
Filing date: 2014-04-24
Publication date: 2015-11-24

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spindle device which can shorten the whole length of a spindle by shortening an axial length of a rotating shaft.SOLUTION: In a spindle device M, an outward step 80b is formed at a tool side with respect to front-side bearings 25, 26 of a rotating shaft 80, a front-side bearing fixing nut 86 is arranged between the front-side bearings 25, 26 and a rotor 52 of a built-in motor 50, the front-side bearing fixing nut 86 is screw-fastened to the rotating shaft 80, and inner rings 25c, 26c of the front-side bearings 25, 26 are thereby fixed between the outward step 80b and the front-side bearing fixing nut 86. At least a part of the front-side bearing fixing nut 86 intrudes into an internal peripheral side of a front-side end coil 53a of a stator 51 of the built-in motor 50.

Description

本発明は、主軸装置及びそれを備えた工作機械に関し、より詳細には、門形マシニングセンタの主軸ヘッドに取り付けられる主軸装置及びそれを備えた一般工作機械又は複合加工工作機械に関する。 The present invention relates to a spindle device and a machine tool including the spindle device, and more particularly to a spindle device attached to a spindle head of a portal machining center and a general machine tool or a multi-tasking machine tool including the spindle device.

従来、大物ワークと工具との三次元的な相対移動によって、切削、穴あけ等の加工を行なう複合加工工作機械として、例えば、ワークを取り付けたテーブルを直進往復運動させると共に、工具を有する主軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に制御する門形マシニングセンタが使用されている。 Conventionally, as a multi-tasking machine tool that performs machining such as cutting and drilling by three-dimensional relative movement between a large workpiece and a tool, for example, a table to which a workpiece is attached is reciprocated linearly, and a spindle having a tool is set to X A portal machining center that controls in the direction of the axis, Y axis, and Z axis is used.

門形マシニングセンタでは、２つのコラムによって支持されたクロスレールにサドルが取り付けられ、サドルに対して上下方向に移動するラムの端部に主軸ヘッドが取り付けられ、さらに、この主軸ヘッドの２本の支持アームにブラケットを介してモータビルトイン式の主軸装置が旋回可能に取り付けられる。 In a portal machining center, a saddle is attached to a cross rail supported by two columns, a spindle head is attached to the end of a ram that moves vertically with respect to the saddle, and two spindle heads are supported. A motor built-in spindle device is pivotally attached to the arm via a bracket.

モータビルトイン式の主軸装置として、図７は、特許文献１に記載の主軸装置２００の構造を示している。 FIG. 7 shows a structure of a spindle device 200 described in Patent Document 1 as a motor built-in spindle device.

図７において、主軸装置２００は、モータハウジング２０１と、モータハウジング２０１の前部及び後部にそれぞれ設けられた前側及び後側軸受ハウジング２１０，２２０と、これらハウジング２０１，２１０，２２０内に回転自在に挿入される回転軸２０２と、を備える。前側軸受ハウジング２１０の内周には、回転軸２０２の前部を回転自在に支持する前側軸受２１５，２１６が配置され、後側軸受ハウジング２２０の内周には、回転軸２０２の後部を回転自在に支持する後側軸受２２５が配置されている。そして、前側軸受２１５，２１６と後側軸受２２５との間のスペースに、ビルトインモータ２５０の要素であるステータ２５１とロータ２５２が、それぞれモータハウジング２０１と回転軸２０２に固定された状態で配置されている。 In FIG. 7, the spindle device 200 includes a motor housing 201, front and rear bearing housings 210 and 220 provided at the front and rear portions of the motor housing 201, and the housings 201, 210, and 220 are rotatable. And a rotating shaft 202 to be inserted. Front bearings 215 and 216 that rotatably support the front portion of the rotating shaft 202 are disposed on the inner periphery of the front bearing housing 210, and the rear portion of the rotating shaft 202 is rotatable on the inner periphery of the rear bearing housing 220. A rear bearing 225 for supporting the rear side is arranged. In the space between the front bearings 215 and 216 and the rear bearing 225, the stator 251 and the rotor 252 that are elements of the built-in motor 250 are arranged in a state of being fixed to the motor housing 201 and the rotating shaft 202, respectively. Yes.

前側軸受２１５の内輪は、回転軸２０２の軸受２１５に対して工具側に形成された段部２０３に複数の間座を介して反工具側に設けられたスリーブ２０４を焼き嵌めすることで固定されている。また、他の前側軸受２１６も、回転軸２０２の他の軸受２１６に対して工具側に形成された段部２０５に複数の間座を介して反工具側に設けられたスリーブ２０６を焼き嵌めすることで固定されている。また、後側軸受２２５の内輪は、回転軸２０２に焼き嵌めされたモータスリーブ２４０に複数の間座を介して軸受２２５に対して反工具側に設けられたスリーブ２０７を焼き嵌めすることで固定されている。 The inner ring of the front bearing 215 is fixed by shrink-fitting a sleeve 204 provided on the counter tool side through a plurality of spacers to a step portion 203 formed on the tool side with respect to the bearing 215 of the rotating shaft 202. ing. Further, the other front bearing 216 also shrink-fits a sleeve 206 provided on the side opposite to the tool via a plurality of spacers to a step portion 205 formed on the tool side with respect to the other bearing 216 of the rotating shaft 202. It is fixed by that. The inner ring of the rear bearing 225 is fixed by shrink fitting the sleeve 207 provided on the side opposite to the bearing 225 to the motor sleeve 240 that is shrink fitted on the rotating shaft 202 with a plurality of spacers interposed therebetween. Has been.

また、図８に示すように、特許文献２に係るモータビルトイン式の主軸装置１００において、１０１は外筒ハウジングで、その内部に回転軸１０２が挿入されている。外筒ハウジング１０１の前部には前側軸受ハウジング１２０、外筒ハウジング１０１の後部には後側軸受ハウジング１１０がそれぞれ設けられており、前側軸受ハウジング１２０の内周には、回転軸１０２の前部を回転自在に支持する前側軸受１２５が配置され、後側軸受ハウジング１２０の内周には、回転軸１０２の後部を回転自在に支持する後側軸受１１５が配置されている。 As shown in FIG. 8, in the motor built-in spindle device 100 according to Patent Document 2, reference numeral 101 denotes an outer cylinder housing, in which a rotating shaft 102 is inserted. A front bearing housing 120 is provided at the front part of the outer cylinder housing 101, and a rear bearing housing 110 is provided at the rear part of the outer cylinder housing 101, and the front part of the rotating shaft 102 is provided at the inner periphery of the front bearing housing 120. A front bearing 125 that rotatably supports the rear shaft is disposed, and a rear bearing 115 that rotatably supports the rear portion of the rotary shaft 102 is disposed on the inner periphery of the rear bearing housing 120.

そして、前側軸受１２５と後側軸受１１５との間のスペースに、ビルトインモータ１５０の要素であるステータ１５１とロータ１５２が、それぞれ外筒ハウジング１０１と回転軸１０２に固定された状態で配置されている。 In the space between the front bearing 125 and the rear bearing 115, the stator 151 and the rotor 152, which are elements of the built-in motor 150, are arranged in a state of being fixed to the outer cylinder housing 101 and the rotating shaft 102, respectively. .

前側軸受１２５の内輪は、回転軸１０２に形成された段部１０５に複数の間座を介して軸受１２５に対して反工具側に設けられたナット１０６を締結することで、回転軸１０２に固定されている。また、後側軸受１１５の内輪は、回転軸１０２に形成された段部１０３に複数の間座を介して前側軸受１２５に対して反工具側に設けられたナット１０４を締結することで、回転軸１０２に固定されている。 The inner ring of the front bearing 125 is fixed to the rotating shaft 102 by fastening a nut 106 provided on the side opposite to the tool with respect to the bearing 125 via a plurality of spacers to a step portion 105 formed on the rotating shaft 102. Has been. Further, the inner ring of the rear bearing 115 is rotated by fastening a nut 104 provided on the side opposite to the tool with respect to the front bearing 125 via a plurality of spacers to a step portion 103 formed on the rotating shaft 102. It is fixed to the shaft 102.

特開平２−１５９０２号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2-15902 特開平９−１５５６９２号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-155562

ところで、前記門形マシニングセンタに取り付けられる主軸装置は、旋回しながら使用されるため、旋回半径を小さくするように主軸全長を短くするとともに、組立て時の部品点数削減が望まれている。 By the way, since the spindle device attached to the portal machining center is used while turning, it is desired to reduce the total length of the spindle so as to reduce the turning radius and to reduce the number of parts during assembly.

しかしながら、特許文献１、２の主軸装置１００、２００では、旋回しながら使用されるものではなく、主軸全長の短縮化や部品点数について何ら考慮したものでなかった。 However, the spindle devices 100 and 200 of Patent Documents 1 and 2 are not used while turning, and do not take into account the shortening of the entire spindle length or the number of parts.

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転軸の軸方向長さを短くして、主軸全長の短縮することができるとともに、従来構造から更なる部品点数削減を実現した主軸装置及びそれを備えた工作機械を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and the object thereof is to shorten the axial length of the rotating shaft and to shorten the overall length of the main shaft, and to further reduce the number of parts from the conventional structure. It is an object to provide a spindle device that realizes the above and a machine tool including the spindle device.

（１）回転軸が前側及び後側軸受を介してハウジングに回転自在に支持されるとともに、前記回転軸がビルトインモータによって回転駆動される主軸装置であって、
前記回転軸の前記前側軸受に対して工具側には段部が形成されるとともに、前記前側軸受と前記ビルトインモータのロータ間には軸受固定用ナットが配置され、
前記軸受固定用ナットを前記回転軸に螺合締結することで、前記前側軸受の内輪は、前記段部と前記軸受固定用ナットとの間に固定され、
前記軸受固定用ナットの少なくとも一部は、前記ビルトインモータのステータの前側エンドコイルの内周側に入り込んでおり、
前記軸受固定用ナットには、バランス修正用のタップ穴が形成されており、前記ハウジングには、該ハウジングの外部から前記タップ穴まで直線状に形成される、バランス修正用工具を挿入可能な工具挿入部が形成されていることを特徴とする主軸装置。
（２）（１）に記載の主軸装置と、該主軸装置を旋回するチルト機構と、を備えることを特徴とする工作機械。 (1) A main shaft device in which a rotating shaft is rotatably supported by a housing via front and rear bearings, and the rotating shaft is rotationally driven by a built-in motor,
A step portion is formed on the tool side with respect to the front bearing of the rotating shaft, and a bearing fixing nut is arranged between the front bearing and the rotor of the built-in motor,
By screwing and fastening the bearing fixing nut to the rotating shaft, the inner ring of the front bearing is fixed between the stepped portion and the bearing fixing nut,
At least a part of the bearing fixing nut enters the inner peripheral side of the front end coil of the stator of the built-in motor,
The bearing fixing nut is formed with a tapped hole for balance correction, and the housing is formed with a straight line from the outside of the housing to the tapped hole. A spindle apparatus, wherein an insertion portion is formed.
(2) A machine tool comprising the spindle device according to (1) and a tilt mechanism that rotates the spindle device.

本発明によれば、回転軸の前側軸受に対して工具側には段部が形成されるとともに、前側軸受とビルトインモータのロータ間には軸受固定用ナットが配置され、軸受固定用ナットを回転軸に螺合締結することで、前側軸受の内輪は、段部と軸受固定用ナットとの間に固定され、軸受固定用ナットの少なくとも一部が、ビルトインモータのステータの前側エンドコイルの内周側に入り込んでいる。これにより、工具側先端部と前側軸受との間に軸受固定用ナットを配置する必要がなくなり、回転軸の軸方向長さを短縮することができるとともに、前側軸受がロータに近づけられることで前後軸受間のスパンが短くなり、回転軸の軸方向長さを短縮することができる。前後軸受間のスパン、及び回転軸の軸方向長さの短縮は、回転軸の固有値を高めることができ、軸の固有振動数を高くすることができて、最高回転数をより高速にすることも可能となり、動剛性が高くなることで、振動を小さく抑えることも可能となる。また、回転軸の前後軸受間スパンの減少により、また、回転部のイナーシャ減により、急加速性の向上と電力減による省エネ効果も期待できる。 According to the present invention, a step portion is formed on the tool side with respect to the front bearing of the rotating shaft, and a bearing fixing nut is disposed between the front bearing and the rotor of the built-in motor, and the bearing fixing nut is rotated. By screwing and fastening to the shaft, the inner ring of the front bearing is fixed between the step portion and the bearing fixing nut, and at least a part of the bearing fixing nut is fixed to the inner periphery of the front end coil of the built-in motor stator. It is in the side. As a result, there is no need to place a bearing fixing nut between the tool side tip and the front bearing, the axial length of the rotating shaft can be shortened, and the front bearing can be moved closer to the rotor. The span between the bearings is shortened, and the axial length of the rotating shaft can be shortened. Shortening the span between the front and rear bearings and the axial length of the rotating shaft can increase the natural value of the rotating shaft, increase the natural frequency of the shaft, and increase the maximum rotational speed. In addition, since the dynamic rigidity is increased, the vibration can be reduced. In addition, by reducing the span between the front and rear bearings of the rotating shaft, and by reducing the inertia of the rotating part, it is possible to expect an improvement in rapid acceleration and an energy saving effect by reducing power.

また、軸受固定用ナットには、バランス修正用のタップ穴が形成されており、ハウジングには、該ハウジングの外部からタップ穴まで直線状に形成される、バランス修正用工具を挿入可能な工具挿入部が形成されるので、スピンドル組立後のバランス修正を容易に行うことができる。 The bearing fixing nut is formed with a tapped hole for balance correction, and the tool is inserted into the housing in a straight line from the outside of the housing to the tapped hole. Since the portion is formed, the balance can be easily corrected after the spindle is assembled.

また、本発明の主軸装置は、チルト機構を有する工作機械に搭載されることで、主軸装置の旋回半径が短くなるとともに、旋回構造がコンパクトになり、工作機械全体のコンパクト化、軽量化も図れる。 In addition, the spindle device of the present invention is mounted on a machine tool having a tilt mechanism, so that the turning radius of the spindle device is shortened, the turning structure is made compact, and the overall machine tool can be made compact and light. .

本発明の主軸装置が適用される門形マシニングセンタの概略図である。1 is a schematic view of a portal machining center to which a spindle device of the present invention is applied. 主軸装置の断面図である。It is sectional drawing of a main shaft apparatus. 図２の主軸装置の要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view of the main axis | shaft apparatus of FIG. 主軸装置の第１の変形例を示す主軸装置の要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view of the spindle apparatus which shows the 1st modification of a spindle apparatus. 主軸装置の第２の変形例を示す主軸装置の要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view of the main axis | shaft apparatus which shows the 2nd modification of a main axis | shaft apparatus. 主軸装置の第３の変形例を示す主軸装置の後側軸受周辺の要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view of the rear side bearing periphery of a main shaft apparatus which shows the 3rd modification of a main shaft apparatus. 従来の主軸装置の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of the conventional main axis | shaft apparatus. 他の従来の主軸装置の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of the other conventional spindle apparatus.

以下、本発明に係る主軸装置及び工作機械としての門形マシニングセンタについて図面に基づいて詳細に説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a spindle apparatus and a portal machining center as a machine tool according to the present invention will be described in detail based on the drawings.

図１に示すように、門形マシニングセンタ１では、ベッド２の上にテーブル３がＸ軸方向へ移動可能に支持されており、ベッド２の両側には一対のコラム４が立設されている。コラム４の上端にはクロスレール５が架設されており、クロスレール５には、サドル６がＹ軸方向へ移動可能に設けられる。また、サドル６には、Ｚ軸方向に昇降可能なラム７が支持されており、ラム７の下端には、本発明の主軸装置ＭをＹ軸回り及びＺ軸回りに回転割出し駆動可能に保持する主軸ヘッド８が装着されている。主軸ヘッド８の２本の支持アーム８ａ内には、図示しないチルト機構が設けられており、主軸装置Ｍは、このチルト機構によってブラケット９を介してＹ軸回りに回転割出しされる。 As shown in FIG. 1, in the portal machining center 1, a table 3 is supported on a bed 2 so as to be movable in the X-axis direction, and a pair of columns 4 are erected on both sides of the bed 2. A cross rail 5 is installed on the upper end of the column 4, and a saddle 6 is provided on the cross rail 5 so as to be movable in the Y-axis direction. The saddle 6 also supports a ram 7 that can be moved up and down in the Z-axis direction. At the lower end of the ram 7, the spindle device M of the present invention can be rotationally indexed around the Y-axis and the Z-axis. A spindle head 8 to be held is mounted. A tilt mechanism (not shown) is provided in the two support arms 8 a of the spindle head 8, and the spindle device M is rotationally indexed around the Y axis via the bracket 9 by this tilt mechanism.

図２に示すように、主軸装置Ｍは、モータビルトイン式のものであり、ブラケット９に固定される外筒ハウジング１０と、外筒ハウジング１０の内部に挿入された回転軸８０と、外筒ハウジング１０の前部に設けられた前側軸受ハウジング２０と、外筒ハウジング１０の後部に設けられた後側軸受ハウジング３０と、前側軸受ハウジング２０と回転軸８０の前部との間に配置される前側軸受２５、２６と、後側軸受ハウジング３０と回転軸８０の後部との間に配置さる後側軸受３６と、前側軸受２６と後側軸受３６との間のスペースに配置されたビルトインモータ５０と、を備えている。 As shown in FIG. 2, the spindle device M is of a motor built-in type, and includes an outer cylinder housing 10 fixed to the bracket 9, a rotary shaft 80 inserted into the outer cylinder housing 10, and an outer cylinder housing. 10, a front bearing housing 20 provided at the front portion of the outer cylinder housing 10, a rear bearing housing 30 provided at the rear portion of the outer cylinder housing 10, and a front side disposed between the front bearing housing 20 and the front portion of the rotary shaft 80. Bearings 25, 26, a rear bearing 36 disposed between the rear bearing housing 30 and the rear portion of the rotary shaft 80, and a built-in motor 50 disposed in a space between the front bearing 26 and the rear bearing 36. It is equipped with.

回転軸８０は、前側軸受２５，２６及び後側軸受３６を介してハウジングＨに回転自在に支持されると共に、ビルトインモータ５０によって回転駆動される。前側軸受ハウジング２０及び後側軸受ハウジング３０は、それぞれ外筒ハウジング１０に内嵌され、外筒ハウジング１０にねじ締結される。なお、外筒ハウジング１０、前側軸受ハウジング２０及び後側軸受ハウジング３０は、本発明のハウジングＨを構成している。また、図２中、左側を前側又は工具側と称し、右側を後側又は反工具側と称す。 The rotary shaft 80 is rotatably supported by the housing H via the front bearings 25 and 26 and the rear bearing 36 and is driven to rotate by the built-in motor 50. The front bearing housing 20 and the rear bearing housing 30 are respectively fitted in the outer cylinder housing 10 and screwed to the outer cylinder housing 10. The outer cylinder housing 10, the front bearing housing 20, and the rear bearing housing 30 constitute the housing H of the present invention. In FIG. 2, the left side is referred to as the front side or the tool side, and the right side is referred to as the rear side or the counter tool side.

ビルトインモータ５０は、外筒ハウジング１０の内周に冷却用溝１１ａを有する冷却筒１１を介して固定されたステータ５１と、回転軸８０の外周に設けられたスリーブ８１に焼き嵌めされたロータ５２と、を有し、ステータ５１の軸方向両端部には、ステータコイルの前側エンドコイル５３ａ，および後側エンドコイル５３ｂが略環状の凸部として突出している。スリーブ８１は、回転軸８０の外周上に焼き嵌めによって締結されている。なお、ロータ５２を回転軸８０から取り外す際には、スリーブ８１に形成された溝８１ａ内に油圧を供給することで、ロータ５２が回転軸８０の反工具側に引き抜かれる。 The built-in motor 50 includes a stator 51 fixed via a cooling cylinder 11 having a cooling groove 11 a on the inner periphery of the outer cylinder housing 10, and a rotor 52 shrink-fitted on a sleeve 81 provided on the outer periphery of the rotary shaft 80. The front end coil 53a and the rear end coil 53b of the stator coil protrude as substantially annular convex portions at both axial ends of the stator 51. The sleeve 81 is fastened on the outer periphery of the rotating shaft 80 by shrink fitting. When removing the rotor 52 from the rotating shaft 80, the rotor 52 is pulled out to the opposite tool side of the rotating shaft 80 by supplying hydraulic pressure into the groove 81 a formed in the sleeve 81.

回転軸８０の内部には、軸方向に延びるドローバー９３と、ドローバー９３の先端側に設けられるコレット９０と、ドローバー９３と回転軸８０との間に設けられ、コレット９０を反工具側に引き込む皿バネ９４と、が組み込まれている。従って、コレット９０に装着された工具ホルダ９２は、反工具側に引き込まれることで、回転軸８０の工具側内周面に形成されたテーパ面８０ａと嵌合する。また、後側軸受ハウジング３０の後方には、回転軸８０の内径部に組み込まれた皿バネ９４を圧縮して工具ホルダ９２をアンクランプするアンクランプユニット９１が取り付けられている。 Inside the rotary shaft 80, a draw bar 93 extending in the axial direction, a collet 90 provided on the tip end side of the draw bar 93, a plate provided between the draw bar 93 and the rotary shaft 80, and pulling the collet 90 to the counter tool side A spring 94 is incorporated. Therefore, the tool holder 92 attached to the collet 90 is fitted to the tapered surface 80a formed on the inner peripheral surface of the rotary shaft 80 on the tool side by being pulled to the counter tool side. Further, an unclamping unit 91 that unclamps the tool holder 92 by compressing the disc spring 94 incorporated in the inner diameter portion of the rotating shaft 80 is attached to the rear side of the rear bearing housing 30.

図３に拡大して示すように、前側軸受２５、２６は、それぞれ転動体として複数の玉２５ｂ，２６ｂを有するアンギュラ玉軸受であり、これらアンギュラ玉軸受２５，２６が外輪間座２７，内輪間座２８を介して背面組み合わせされている。回転軸８０の前側軸受２５，２６に対して工具側の外周面には、前側軸受２５，２６が外嵌される外周面よりも大径の外向き段部８０ｂが形成されている。前側軸受２５，２６の外輪２５ａ，２６ａは、前側軸受ハウジング２０の反工具側端部に形成された内向き段部２２に突き当てて、前側軸受ハウジング２０に内嵌され、前側軸受ハウジング２０に前蓋４０を締結固定することで軸方向に固定される。また、前側軸受２５，２６の内輪２５ｃ，２６ｃは、回転軸８０の外向き段部８０ｂに突き当てて回転軸８０に外嵌され、回転軸８０に形成されたねじ溝８０ｃに前側軸受固定用ナット８６を螺合締結することで、前側軸受２５，２６に予圧を付与しながら、軸方向に固定される。 As shown in FIG. 3 in an enlarged manner, the front bearings 25 and 26 are angular ball bearings each having a plurality of balls 25b and 26b as rolling elements, and these angular ball bearings 25 and 26 are provided between the outer ring spacer 27 and the inner ring. The back surface is combined through the seat 28. On the outer peripheral surface on the tool side with respect to the front bearings 25 and 26 of the rotary shaft 80, an outward stepped portion 80b having a larger diameter than the outer peripheral surface on which the front bearings 25 and 26 are fitted is formed. The outer rings 25 a and 26 a of the front bearings 25 and 26 are abutted against the inward stepped portion 22 formed at the end on the side opposite to the tool of the front bearing housing 20, and are fitted into the front bearing housing 20. The front lid 40 is fixed in the axial direction by fastening and fixing. Further, the inner rings 25 c and 26 c of the front bearings 25 and 26 are abutted against the outward stepped portion 80 b of the rotating shaft 80 and are fitted onto the rotating shaft 80, and are used for fixing the front bearing in a thread groove 80 c formed on the rotating shaft 80. By screwing and fastening the nut 86, the front bearings 25 and 26 are fixed in the axial direction while applying a preload.

また、後側軸受３６は、図２に示すように、転動体として複数の円筒ころ３６ｂを備えた円筒ころ軸受である。後側軸受３６の外輪３６ａは、後側軸受ハウジング３０に形成された内向き段部３０ａに突き当てられて、後側軸受ハウジング３０に内嵌され、外輪固定部材３７を締結固定することで軸方向に固定される。また、内輪３６ｃは、回転軸８０に形成された外向き段部８０ｄに間座３８を介して突き当てて回転軸８０に外嵌され、間座３９を介して、回転軸８０に形成されたねじ溝８０ｅに後側軸受固定用ナット３４を締付けることで、軸方向に固定される。 Further, as shown in FIG. 2, the rear bearing 36 is a cylindrical roller bearing provided with a plurality of cylindrical rollers 36b as rolling elements. The outer ring 36 a of the rear bearing 36 is abutted against an inwardly stepped portion 30 a formed in the rear bearing housing 30, is fitted in the rear bearing housing 30, and is fastened and fixed to the outer ring fixing member 37. Fixed in direction. Further, the inner ring 36 c is abutted on the outward stepped portion 80 d formed on the rotating shaft 80 via the spacer 38 and is externally fitted to the rotating shaft 80, and is formed on the rotating shaft 80 via the spacer 39. By tightening the rear bearing fixing nut 34 in the thread groove 80e, it is fixed in the axial direction.

前側軸受ハウジング２０の反工具側端部には、ステータ５１の前側エイドコイル５３ａの端部が入り込むように凹部２０ａが形成されている。また、前側軸受２６とロータ５２間に配置された前側軸受固定用ナット８６は、ステータ５１の前側エンドコイル５３ａの内周側に入り込んでいる。また、回転軸８０の工具側先端部には、前蓋４０とともに非接触ラビリンスシールを構成するための断面Ｌ字形の環状突部８０ｆが形成されている。 A recess 20 a is formed at the end of the front bearing housing 20 on the side opposite to the tool so that the end of the front aid coil 53 a of the stator 51 enters. Further, the front bearing fixing nut 86 disposed between the front bearing 26 and the rotor 52 enters the inner peripheral side of the front end coil 53 a of the stator 51. In addition, an annular protrusion 80f having an L-shaped cross section for forming a non-contact labyrinth seal together with the front lid 40 is formed at the tool-side tip of the rotary shaft 80.

さらに、後側軸受３６が内嵌される後側軸受ハウジング３０は、工具側に筒状部３０ｂが形成されており、筒状部３０ｂは、ステータ５１の後側エンドコイル５３ｂの内周側に入り込んでいる。 Further, the rear bearing housing 30 in which the rear bearing 36 is fitted has a cylindrical portion 30 b formed on the tool side, and the cylindrical portion 30 b is formed on the inner peripheral side of the rear end coil 53 b of the stator 51. It has entered.

このような配置により、回転軸８０はモータ５０に対して工具側及び反工具側で短寸化することができ、ドローバー９３も短寸化することができる。また、従来間座を介して前側軸受を軸受固定ナットで固定していたが、本発明においては軸受固定ナットで前側軸受を直接固定出来る構成なので、部品点数削減にも寄与できる。 With such an arrangement, the rotating shaft 80 can be shortened on the tool side and the counter tool side with respect to the motor 50, and the draw bar 93 can also be shortened. Further, the front bearing is conventionally fixed with the bearing fixing nut via the spacer, but in the present invention, the front bearing can be directly fixed with the bearing fixing nut, which can contribute to a reduction in the number of parts.

さらに、図３に示すように、前側軸受固定用ナット８６には、回転軸８０のバランス修正を行うため図示しないバランス修正用錘（止めねじ）が螺合可能な複数のバランス修正用のタップ穴８７が形成されている。これらのタップ穴８７は、内輪間座２９と対向する軸方向端面と外周面との間に形成されたテーパ面８６ａに開口している。また、前側軸受ハウジング２０には、ステータ５１のエンドコイル５３ａと干渉しないように、該ハウジング２０の外部からタップ穴８７までタップ穴８７の軸線に沿って直線状に傾斜した工具挿入孔２１（工具挿入部）が形成される。これにより、工具挿入孔２１から先端にバランス修正用ねじを取り付けた図示しないバランス修正用工具を挿入して、バランス修正用錘をタップ穴８７に取り付けることができる。 Furthermore, as shown in FIG. 3, the front bearing fixing nut 86 has a plurality of balance correction tap holes into which a balance correction weight (set screw) (not shown) can be screwed in order to correct the balance of the rotary shaft 80. 87 is formed. These tap holes 87 are opened in a tapered surface 86 a formed between the axial end surface facing the inner ring spacer 29 and the outer peripheral surface. Further, in the front bearing housing 20, a tool insertion hole 21 (tool) inclined linearly along the axis of the tap hole 87 from the outside of the housing 20 to the tap hole 87 so as not to interfere with the end coil 53 a of the stator 51. Insertion part) is formed. As a result, a balance correction tool (not shown) having a balance correction screw attached to the tip thereof from the tool insertion hole 21 can be inserted, and the balance correction weight can be attached to the tap hole 87.

以上のように、本実施形態の構成の主軸装置Ｍでは、回転軸８０の前側軸受２５，２６に対して工具側には外向き段部８０ｂが形成されるとともに、前側軸受２５，２６とビルトインモータ５０のロータ５２間には、軸受固定用ナット８６が配置され、前側軸受固定用ナット８６を回転軸８０に螺合締結することで、前側軸受２５，２６の内輪２５ｃ，２６ｃは、外向き段部８０ｂと前側軸受固定用ナット８６との間に固定され、前側軸受固定用ナット８６の少なくとも一部が、ビルトインモータ５０のステータ５１の前側エンドコイル５３ａの内周側に入り込んでいる。これにより、回転軸８０の軸方向長さを短縮することができるとともに、前側軸受２５，２６がロータ５２に近づけられることで前後軸受２５，２６，３６間のスパンを短くして、回転軸８０の軸方向長さを短縮することができる。前後軸受２５，２６，３６間のスパン、及び回転軸８０の軸方向長さの短縮は、回転軸８０の固有値を高めることができ、軸８０の固有振動数を高くすることができて、最高回転数をより高速にすることも可能となり、動剛性が高くなることで、振動を小さく抑えることも可能となる。また、回転軸８０の前後軸受２５，２６，３６間スパンの減少により、また、回転部のイナーシャ減により、急加速性の向上と電力減による省エネ効果も期待できる。 As described above, in the spindle device M having the configuration of the present embodiment, the outward stepped portion 80b is formed on the tool side with respect to the front bearings 25 and 26 of the rotary shaft 80, and the front bearings 25 and 26 and the built-in A bearing fixing nut 86 is disposed between the rotors 52 of the motor 50, and the inner rings 25 c and 26 c of the front bearings 25 and 26 are directed outward by screwing and fastening the front bearing fixing nut 86 to the rotary shaft 80. It is fixed between the stepped portion 80 b and the front bearing fixing nut 86, and at least a part of the front bearing fixing nut 86 enters the inner peripheral side of the front end coil 53 a of the stator 51 of the built-in motor 50. Accordingly, the axial length of the rotary shaft 80 can be shortened, and the span between the front and rear bearings 25, 26, 36 is shortened by bringing the front bearings 25, 26 close to the rotor 52, so that the rotary shaft 80 The axial length of can be shortened. The span between the front and rear bearings 25, 26, and 36 and the shortening of the axial length of the rotating shaft 80 can increase the natural value of the rotating shaft 80, increase the natural frequency of the shaft 80, and the maximum. It is also possible to increase the number of rotations, and it is possible to suppress vibrations by increasing dynamic rigidity. Further, by reducing the span between the front and rear bearings 25, 26, and 36 of the rotary shaft 80, and by reducing the inertia of the rotating part, it is possible to expect an improvement in rapid acceleration and an energy saving effect by reducing power.

また、回転軸８０の工具側先端部には、外向き段部８０ｂを設けて前側軸受２５，２６の内径より大きくしているので、回転軸８０の工具側先端部において高い剛性を確保することができる。 In addition, since an outward stepped portion 80b is provided at the tool-side tip of the rotary shaft 80 so as to be larger than the inner diameter of the front bearings 25 and 26, high rigidity is ensured at the tool-side tip of the rotary shaft 80. Can do.

また、前側軸受固定用ナット８６には、バランス修正用のタップ穴８７が形成されており、前側軸受ハウジング２０には、該ハウジング２０の外部からタップ穴８７まで直線状に形成される、バランス修正用工具を挿入可能な工具挿入部２１が形成されるので、スピンドル組立後のバランス修正を容易に行うことができる。 The front bearing fixing nut 86 is formed with a tap hole 87 for balance correction, and the front bearing housing 20 is formed in a straight line from the outside of the housing 20 to the tap hole 87. Since the tool insertion part 21 into which the tool for insertion can be inserted is formed, balance correction after the spindle assembly can be easily performed.

また、本発明の主軸装置Ｍは、チルト機構を有する工作機械に搭載されることで、主軸装置Ｍの旋回半径が短くなるとともに、旋回構造がコンパクトになり、工作機械全体のコンパクト化、軽量化も図れる。 Further, the spindle device M of the present invention is mounted on a machine tool having a tilt mechanism, so that the turning radius of the spindle device M is shortened and the turning structure is made compact, and the entire machine tool is made compact and lightweight. Can also be planned.

図４は、本発明の第１変形例を示す主軸装置の要部拡大断面図である。この変形例では、前側軸受ハウジング２０の反工具側端面と内周面との境界部分を、工具挿入部２１が長くなるように、軸受固定用ナット８６のタップ穴８７に向けて膨出させる。このように、工具挿入部２１のタップ穴側開口とタップ穴８７との隙間がバランス修正用錘の長さよりも小さくなるように設計することで、バランス修正時にバランス修正用錘を主軸装置の内部に落としてしまうことが防止される。 FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the spindle device showing a first modification of the present invention. In this modification, the boundary portion between the non-tool side end surface of the front bearing housing 20 and the inner peripheral surface is bulged toward the tap hole 87 of the bearing fixing nut 86 so that the tool insertion portion 21 becomes longer. Thus, by designing the gap between the tap hole side opening of the tool insertion portion 21 and the tap hole 87 to be smaller than the length of the balance correction weight, the balance correction weight can be placed inside the spindle device at the time of balance correction. It is prevented that it is dropped.

図５は、本発明の第２変形例を示す主軸装置の要部拡大断面図である。この変形例では、軸受固定用ナット８６に形成されるバランス修正用のタップ穴８７は、ナット８６の外周面から径方向に沿って形成される。外筒ハウジング１０に形成された径方向穴１０ａと、前側軸受ハウジング２０に形成された、径方向に延びる切欠き部２１ａとによって、バランス修正用工具を挿入可能な工具挿入部が、ハウジング１０の外部からタップ穴８７まで直線状に形成される。 FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the spindle device showing a second modification of the present invention. In this modification, the balance correcting tap hole 87 formed in the bearing fixing nut 86 is formed along the radial direction from the outer peripheral surface of the nut 86. A tool insertion portion into which a balance correcting tool can be inserted is formed by a radial hole 10a formed in the outer cylinder housing 10 and a notch portion 21a formed in the front bearing housing 20 extending in the radial direction. A straight line is formed from the outside to the tap hole 87.

これにより、前側軸受ハウジング２０の外径側に前側軸受２５，２６を冷却するための冷却液経路９０が形成されているため、工具挿入孔２１を斜めに形成することができない場合にもスピンドル組立後のバランス修正を容易に行うことができる。 Thereby, since the coolant path 90 for cooling the front bearings 25 and 26 is formed on the outer diameter side of the front bearing housing 20, the spindle assembly is performed even when the tool insertion hole 21 cannot be formed obliquely. Later balance correction can be easily performed.

図６は、本発明の第３変形例を示す主軸装置の後側軸受周辺の要部拡大断面図である。この変形例では、後側軸受３６の全体が、ビルトインモータ５０のステータ５１の後側エンドコイル５３ｂの内周側に入り込んでいる。これにより、後側軸受３６がロータ５２に近づけられることで、回転軸８０の軸方向長さをさらに短縮化することができる。 FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a main part around the rear bearing of the main spindle device showing a third modification of the present invention. In this modification, the entire rear bearing 36 enters the inner peripheral side of the rear end coil 53 b of the stator 51 of the built-in motor 50. Thereby, the axial length of the rotating shaft 80 can be further shortened by bringing the rear bearing 36 closer to the rotor 52.

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。
上述した実施形態は、前側軸受を２列のアンギュラ玉軸受、後側軸受を単列の円筒ころ軸受を使用したが、軸受の種類や数はこれに限定されず、使用状態に応じて適宜設計することができる。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A deformation | transformation, improvement, etc. are possible suitably.
In the embodiment described above, the front bearings are two rows of angular ball bearings, and the rear bearings are single row cylindrical roller bearings. However, the type and number of the bearings are not limited to this, and are appropriately designed according to the state of use. can do.

Ｈハウジング
Ｍ主軸装置
１０外筒ハウジング
１０ａ径方向穴（工具挿入部）
２０前側軸受ハウジング
２１工具挿入孔（工具挿入部）
２１ａ切欠き部（工具挿入部）
２５，２６前側軸受
３０後側軸受ハウジング
３６後側軸受
５０ビルトインモータ
５１ステータ
５２ロータ
５３ａ前側エンドコイル
５３ｂ後側エンドコイル
８０回転軸
８０ｂ外向き段部
８６前側軸受固定用ナット
８７タップ穴 H housing M spindle device 10 outer cylinder housing 10a radial hole (tool insertion part)
20 Front bearing housing 21 Tool insertion hole (tool insertion part)
21a Notch (tool insertion part)
25, 26 Front bearing 30 Rear bearing housing 36 Rear bearing 50 Built-in motor 51 Stator 52 Rotor 53a Front end coil 53b Rear end coil 80 Rotating shaft 80b Outward stepped portion 86 Front bearing fixing nut 87 Tap hole

Claims

回転軸が前側及び後側軸受を介してハウジングに回転自在に支持されるとともに、前記回転軸がビルトインモータによって回転駆動される主軸装置であって、
前記回転軸の前記前側軸受に対して工具側には段部が形成されるとともに、前記前側軸受と前記ビルトインモータのロータ間には軸受固定用ナットが配置され、
前記軸受固定用ナットを前記回転軸に螺合締結することで、前記前側軸受の内輪は、前記段部と前記軸受固定用ナットとの間に固定され、
前記軸受固定用ナットの少なくとも一部は、前記ビルトインモータのステータの前側エンドコイルの内周側に入り込んでおり、
前記軸受固定用ナットには、バランス修正用のタップ穴が形成されており、前記ハウジングには、該ハウジングの外部から前記タップ穴まで直線状に形成される、バランス修正用工具を挿入可能な工具挿入部が形成されていることを特徴とする主軸装置。 A rotary shaft is rotatably supported by the housing via front and rear bearings, and the rotary shaft is driven to rotate by a built-in motor.
A step portion is formed on the tool side with respect to the front bearing of the rotating shaft, and a bearing fixing nut is arranged between the front bearing and the rotor of the built-in motor,
By screwing and fastening the bearing fixing nut to the rotating shaft, the inner ring of the front bearing is fixed between the stepped portion and the bearing fixing nut,
At least a part of the bearing fixing nut enters the inner peripheral side of the front end coil of the stator of the built-in motor,
The bearing fixing nut is formed with a tapped hole for balance correction, and the housing is formed with a straight line from the outside of the housing to the tapped hole. A spindle apparatus, wherein an insertion portion is formed.

請求項１に記載の主軸装置と、該主軸装置を旋回するチルト機構と、を備えることを特徴とする工作機械。 A machine tool comprising: the spindle device according to claim 1; and a tilt mechanism for turning the spindle device.