JP2023116857A - Main spindle device and manufacturing method thereof - Google Patents

Abstract

To provide a main spindle device which can further suppress a spring member from deviating in a radial direction of the main spindle device, and a manufacturing method of the main spindle device.SOLUTION: A main spindle device comprises a main spindle 2, a drawbar 3, a sleeve 4, a spring member 5, and a pressurizing mechanism 6. In the main spindle 2, a tool can be attached to its front side being the tip, and a hollow hole 21 is formed in its axial direction. The drawbar 3 is movably disposed in the axial direction inside the hollow hole 21 of the main spindle 2. The sleeve 4 is disposed outside of the drawbar 3 in the radial direction and forms a space 41 between itself and the drawbar 3. The spring member 5 is disposed outside the sleeve 4 in the radial direction and energizes the drawbar 3 to an axial direction rear side. The pressurizing mechanism 6 pressurizes a fluid loaded into the space 41.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、主軸装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a spindle device and its manufacturing method.

ハウジングに回転可能に支持された主軸内に、ドローバー（工具押引棒）を軸心方向へ進退動可能でかつばね部材により常時後退する側に付勢された状態で挿入した主軸装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。 A spindle device is known in which a draw bar (tool push/pull bar) is inserted into a spindle rotatably supported by a housing so as to be axially movable forward and backward and always biased to the retreating side by a spring member. (See, for example, Patent Document 1).

このような主軸装置では、駆動手段によってドローバーをばね部材の付勢力に抗して前進させることで、主軸先端に組み付けられたコレットチャックが解放動作して工具がアンクランプされる。一方、工具が主軸先端に挿入された状態で、駆動手段によるドローバーへの前進押圧力を解除すると、ばね部材によるドローバーの後退動によってコレットチャックが係合動作して工具がクランプされる。 In such a spindle device, the drive means advances the draw bar against the biasing force of the spring member, thereby releasing the collet chuck mounted on the tip of the spindle and unclamping the tool. On the other hand, when the forward pressing force on the drawbar by the drive means is released with the tool inserted into the tip of the spindle, the collet chuck is engaged and the tool is clamped by the backward movement of the drawbar by the spring member.

実開平６－１７８０７号公報Japanese Utility Model Laid-Open No. 6-17807

主軸装置においては、ばね部材と該ばね部材に挿通する軸部との間には、ある程度の隙間が設けられている。これは、ばね部材の内径の寸法精度を製造上あまり高くできないこと、およびばね部材のスムーズな伸縮動作を確保すること等の理由からである。このため、例えば工具交換時に繰り返されるばね部材の伸縮動作によって、ばね部材が主軸の半径方向にずれるおそれがある。その結果、主軸の回転バランスが変化してしまって、主軸の振動を招くことになる。 In the spindle device, a certain amount of clearance is provided between the spring member and the shaft portion inserted through the spring member. This is because the dimensional accuracy of the inner diameter of the spring member cannot be made very high in terms of manufacturing, and the smooth expansion and contraction of the spring member must be ensured. For this reason, there is a risk that the spring member will be displaced in the radial direction of the main shaft due to repeated expansion and contraction of the spring member during tool replacement, for example. As a result, the rotation balance of the main shaft changes, resulting in vibration of the main shaft.

これに対して、特許文献１に記載の主軸装置は、ばね部材の穴の近くに同心の溝を刻設して薄肉部を設けるとともに、ばね部材の内径側に形成される隙間をすべり嵌合程度の小さい隙間としている。これにより、薄肉部の弾性によりばね部材伸縮時の穴径の変化を吸収するようにして小さい隙間を維持することで、ばね部材の芯ずれを防止している。 On the other hand, in the spindle device described in Patent Document 1, a concentric groove is carved near the hole of the spring member to provide a thin portion, and a gap formed on the inner diameter side of the spring member is slip-fitted. The gap is small. As a result, the elasticity of the thin portion absorbs the change in the hole diameter when the spring member expands and contracts, thereby maintaining a small gap, thereby preventing misalignment of the spring member.

特許文献１に記載の主軸装置では、薄肉部を設ける加工が必要であるだけでなく、すべり嵌合程度の小さい隙間を形成するためにばね部材の穴の内径を精度良く加工する必要がある。しかしながら、このばね部材の内径部の加工は、製造過程における寸法公差を詰めたとしても、ばらつきがどうしても存在するため、ばね部材が主軸の半径方向にずれるという問題の解決には不十分と言える。 The spindle device described in Patent Document 1 not only requires processing to provide a thin portion, but also requires precision processing of the inner diameter of the hole of the spring member in order to form a small clearance that is equivalent to a slip fit. However, even if the dimensional tolerances in the manufacturing process are reduced, the machining of the inner diameter portion of the spring member inevitably causes variations, so it can be said that it is insufficient to solve the problem of the spring member being displaced in the radial direction of the main shaft.

本発明は、前記した事情に鑑みてなされたものであり、ばね部材が主軸の半径方向にずれることをより抑制できる主軸装置およびその製造方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a spindle device and a method of manufacturing the same that can further suppress the radial displacement of the spring member of the spindle.

前記課題を解決するため、本発明に係る主軸装置は、主軸と、ドローバーと、スリーブと、ばね部材と、加圧機構とを備えている。前記主軸は、先端である前側に工具を取り付け可能であり、軸方向に中空孔が形成されている。前記ドローバーは、前記主軸の前記中空孔内に、軸方向に移動可能に配置されている。前記スリーブは、前記ドローバーの径方向外側に配置され、前記ドローバーとの間に空間を形成する。前記ばね部材は、前記スリーブの径方向外側に配置され、前記ドローバーを軸方向後側に付勢する。前記加圧機構は、前記空間に充填された流体を加圧する。 In order to solve the above problems, a spindle device according to the present invention includes a spindle, a drawbar, a sleeve, a spring member, and a pressure mechanism. A tool can be attached to the front end of the spindle, and a hollow hole is formed in the axial direction. The drawbar is axially movably disposed within the hollow bore of the main shaft. The sleeve is arranged radially outwardly of the drawbar and forms a space therebetween. The spring member is disposed radially outwardly of the sleeve and biases the drawbar axially rearward. The pressurizing mechanism pressurizes the fluid filled in the space.

本発明によれば、ばね部材が主軸の半径方向にずれることをより抑制できる主軸装置およびその製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a spindle device and a method of manufacturing the same that can further suppress the radial displacement of the spring member of the spindle.

本発明の実施形態に係る主軸装置が搭載された工作機械の概略構成を示す側面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a side view which shows schematic structure of the machine tool in which the spindle device which concerns on embodiment of this invention was mounted. 主軸装置の構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional view which shows the structure of a spindle device. 図２に示すばね部材周辺の中心線から上半分を示す概略拡大断面図である。3 is a schematic enlarged cross-sectional view showing the upper half from the center line around the spring member shown in FIG. 2; FIG.

本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、各図において、共通する構成要素および同種の構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を適宜省略する。また、部材のサイズおよび形状は、説明の便宜のため、変形または誇張して模式的に表す場合がある。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
In addition, in each figure, the same code|symbol is attached|subjected about a common component and a component of the same kind, and those overlapping description is abbreviate|omitted suitably. Also, the sizes and shapes of members may be deformed or exaggerated for the sake of explanation.

図１は、本発明の実施形態に係る主軸装置１が搭載された工作機械１００の概略構成を示す側面図である。以下、説明の都合上、工具Ｔが取り付けられる側を「先端」側または「前」側、その反対側を「基端」側または「後」側と呼ぶ場合がある。 FIG. 1 is a side view showing a schematic configuration of a machine tool 100 equipped with a spindle device 1 according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, for convenience of explanation, the side on which the tool T is attached may be called the "front" side or the "front" side, and the opposite side may be called the "base end" side or the "rear" side.

図１に示すように、本実施形態では、工作機械１００は、主軸装置１の主軸２（図２参照）が水平方向に沿うように配置される横形の工作機械である。工作機械１００は、ベース１０１と、コラム１０２と、主軸装置１と、ワーク支持装置１０３と、制御盤１０４とを備えている。 As shown in FIG. 1, in this embodiment, the machine tool 100 is a horizontal machine tool in which the spindle 2 (see FIG. 2) of the spindle device 1 is arranged horizontally. A machine tool 100 includes a base 101 , a column 102 , a spindle device 1 , a work support device 103 and a control panel 104 .

ベース１０１上には、コラム１０２がベース１０１に対してＸ軸方向（図１の紙面に直交する方向）に移動可能に設けられている。このコラム１０２は、ベース１０１に取り付けられたモータ（図示せず）によるねじ軸（図示せず）の正逆回転によってねじ送りされることで、Ｘ軸方向に沿って移動させられる。主軸装置１は、コラム１０２に対してＹ軸方向（上下方向）に移動可能に設けられている。この主軸装置１は、コラム１０２に取り付けられたモータ（図示せず）によるねじ軸（図示せず）の正逆回転によってねじ送りされることで、Ｙ軸方向に沿って移動させられる。 A column 102 is provided on the base 101 so as to be movable with respect to the base 101 in the X-axis direction (direction perpendicular to the plane of FIG. 1). The column 102 is moved along the X-axis direction by forward and reverse rotation of a screw shaft (not shown) by a motor (not shown) attached to the base 101 . The spindle device 1 is provided movably in the Y-axis direction (vertical direction) with respect to the column 102 . The spindle device 1 is moved along the Y-axis direction by forward and reverse rotation of a screw shaft (not shown) by a motor (not shown) attached to the column 102 .

ワーク支持装置１０３は、加工対象のワークＷを支持する。ワーク支持装置１０３は、ベース１０１に対してＺ軸方向（前後方向）に移動可能に設けられている。このワーク支持装置１０３は、ベース１０１に取り付けられたモータ（図示せず）によるねじ軸（図示せず）の正逆回転によってねじ送りされることで、Ｚ軸方向に沿って移動させられる。なお、ワーク支持装置１０３が固定されていて、コラム１０２がベース１０１に対してＺ軸方向に移動可能に設けられてもよい。 The work support device 103 supports a work W to be processed. The work supporting device 103 is provided so as to be movable in the Z-axis direction (front-rear direction) with respect to the base 101 . The work supporting device 103 is moved along the Z-axis direction by forward and reverse rotation of a screw shaft (not shown) by a motor (not shown) attached to the base 101 . Note that the work support device 103 may be fixed and the column 102 may be provided movably in the Z-axis direction with respect to the base 101 .

また、ワーク支持装置１０３は、例えば、Ｚ軸方向に移動可能なキャリッジ（図示せず）と、キャリッジに取り付けられてワークＷを保持するＸ軸に平行な軸のまわりで回転可能な保持部（図示せず）とを備えている。 The work supporting device 103 includes, for example, a carriage (not shown) that can move in the Z-axis direction, and a holding part ( not shown).

工作機械１００は、主軸装置１の回転する主軸２の先端に取り付けた工具Ｔによって、ワークＷに対して加工を行う。制御盤１０４は、工作機械１００の各部の動作を統括的に制御する。 The machine tool 100 processes a workpiece W using a tool T attached to the tip of the rotating main spindle 2 of the main spindle device 1 . The control panel 104 centrally controls the operation of each part of the machine tool 100 .

図２は、主軸装置１の構成を示す概略断面図である。
図２に示すように、主軸装置１は、主軸２と、ドローバー３と、スリーブ４と、ばね部材５と、加圧機構６とを備えている。
主軸２は、その先端に工具ホルダ１１を介して工具Ｔを取り付け可能である。すなわち、主軸２の先端部には工具Ｔを固定した工具ホルダ１１が取り外し可能に装着される。 FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the spindle device 1. As shown in FIG.
As shown in FIG. 2 , the spindle device 1 includes a spindle 2 , a drawbar 3 , a sleeve 4 , a spring member 5 and a pressure mechanism 6 .
A tool T can be attached to the tip of the spindle 2 via a tool holder 11 . That is, a tool holder 11 to which a tool T is fixed is detachably attached to the tip of the spindle 2 .

また、主軸装置１は、主軸２の径方向外側に配置された円筒状を呈するハウジング７と、主軸２を回転させるモータ８とを備えている。モータ８は、主軸２の外周面に外嵌されたロータ８１と、該ロータ８１の周囲に配置されハウジング７の内周面に固定されたステータ８２とを有している。 The spindle device 1 also includes a cylindrical housing 7 arranged radially outward of the spindle 2 and a motor 8 for rotating the spindle 2 . The motor 8 has a rotor 81 fitted on the outer peripheral surface of the main shaft 2 and a stator 82 arranged around the rotor 81 and fixed to the inner peripheral surface of the housing 7 .

また、主軸装置１は、主軸２の前側および後側にそれぞれ配置された軸受７１，７２を備えている。ここで、前側とは、主軸２の工具Ｔが取り付けられる側である。軸受７１，７２は、主軸２をハウジング７に対して回転自在に支持する。軸受７１は、確実な静剛性を得るために複数個（ここでは４個）設置されるのが好ましい。軸受７１，７２としては、ここでは、玉軸受およびころ軸受のころがり軸受が使用されている。 The spindle device 1 also includes bearings 71 and 72 arranged on the front and rear sides of the spindle 2, respectively. Here, the front side is the side of the spindle 2 to which the tool T is attached. Bearings 71 and 72 rotatably support main shaft 2 with respect to housing 7 . A plurality of bearings 71 (four in this case) are preferably installed in order to obtain reliable static rigidity. As the bearings 71, 72 here, rolling bearings of ball bearings and roller bearings are used.

主軸２の内部には、該主軸２の軸方向（以下、単に「軸方向」ともいう）に貫通した中空孔２１が形成されている。この中空孔２１の先端部（図２において左側）に、工具ホルダ１１のテーパ形状のシャンク部１２と相補形状を呈するテーパ孔２２が形成されている。 Inside the main shaft 2, a hollow hole 21 is formed penetrating in the axial direction of the main shaft 2 (hereinafter also simply referred to as “axial direction”). A tapered hole 22 having a shape complementary to the tapered shank portion 12 of the tool holder 11 is formed at the tip portion (left side in FIG. 2) of the hollow hole 21 .

ドローバー３は、主軸２の中空孔２１内に、軸方向に移動可能に配置されている。ドローバー３の先端部は、工具ホルダ１１の基端部に設けられたプルスタッド１３に対して、鋼球３１を介して係止可能に構成されている。ドローバー３の基端部には金具３２が固定されている。この金具３２と、主軸２の中空孔２１の内周面に形成された段部２３との間には、カラー部材９およびナット部材３３を介して、ばね部材５が装着されている。 The drawbar 3 is arranged in a hollow hole 21 of the main shaft 2 so as to be axially movable. The tip of the drawbar 3 is configured to be engageable with a pull stud 13 provided at the base of the tool holder 11 via a steel ball 31 . A metal fitting 32 is fixed to the base end of the drawbar 3 . A spring member 5 is mounted between the metal fitting 32 and a stepped portion 23 formed on the inner peripheral surface of the hollow hole 21 of the main shaft 2 via a collar member 9 and a nut member 33 .

スリーブ４は、円筒状を呈しており、ドローバー３の径方向外側に配置されている。スリーブ４とドローバー３との間には、空間４１が形成されている。空間４１は、円筒状の閉空間を呈している。ばね部材５は、スリーブ４の径方向外側に配置されており、ドローバー３を軸方向後側に付勢する。 The sleeve 4 has a cylindrical shape and is arranged radially outside the drawbar 3 . A space 41 is formed between the sleeve 4 and the drawbar 3 . The space 41 presents a cylindrical closed space. The spring member 5 is arranged radially outward of the sleeve 4 and biases the drawbar 3 axially rearward.

加圧機構６は、スリーブ４とドローバー３との間の空間４１に充填された流体を加圧する。本実施形態では、流体として、油、水、クーラント等の液体が使用される。スリーブ４の材質は、摩耗および熱影響を低減することを考慮して、例えばクロムモリブデン鋼またはニッケルクロムモリブデン鋼等の合金鋼が使用される。 The pressurizing mechanism 6 pressurizes the fluid filled in the space 41 between the sleeve 4 and the drawbar 3 . In this embodiment, liquids such as oil, water, and coolant are used as the fluid. The sleeve 4 is made of alloy steel such as chromium-molybdenum steel or nickel-chromium-molybdenum steel in consideration of reducing wear and heat effects.

ばね部材５の弾性力によりドローバー３が図２の右方に移動されると、鋼球３１によってプルスタッド１３が引き込まれ、工具ホルダ１１のシャンク部１２が主軸２のテーパ孔２２に圧接されて把持される。一方、金具３２がばね部材５の弾性力に抗して前方に押動されると、ドローバー３の先端部および鋼球３１による工具ホルダ１１のプルスタッド１３の保持が解除される。そして、図示しない自動工具交換装置によって、工具Ｔおよび工具ホルダ１１の交換動作が行われるようになっている。 When the draw bar 3 is moved rightward in FIG. 2 by the elastic force of the spring member 5, the pull stud 13 is pulled in by the steel ball 31, and the shank portion 12 of the tool holder 11 is pressed against the tapered hole 22 of the spindle 2. Grasped. On the other hand, when the metal fitting 32 is pushed forward against the elastic force of the spring member 5, the pull stud 13 of the tool holder 11 is released from being held by the tip of the drawbar 3 and the steel ball 31. As shown in FIG. The tool T and the tool holder 11 are exchanged by an automatic tool changer (not shown).

図３は、図２に示すばね部材５周辺の中心線から上半分を示す概略拡大断面図である。
図３に示すように、ばね部材５は、主軸２の軸方向に前側から順に並んで配置された前ばね５１および後ばね５２を有している。カラー部材９は、前ばね５１と後ばね５２との間に配置された中間カラー９１と、前ばね５１の前側に配置された前カラー９２とを有している。主軸２、ドローバー３、およびスリーブ４は、共通の中心軸２４を有している。 FIG. 3 is a schematic enlarged cross-sectional view showing the upper half from the center line around the spring member 5 shown in FIG.
As shown in FIG. 3 , the spring member 5 has a front spring 51 and a rear spring 52 arranged in order from the front side in the axial direction of the main shaft 2 . The collar member 9 has an intermediate collar 91 arranged between the front spring 51 and the rear spring 52 and a front collar 92 arranged on the front side of the front spring 51 . Main shaft 2 , drawbar 3 and sleeve 4 have a common central axis 24 .

すなわち、ドローバー３には、前側から、前カラー９２、前ばね５１、中間カラー９１、後ばね５２、ナット部材３３がこの順に互いに接触して軸方向に挿入されている。前カラー９２は、ここでは、環状板部と該環状板部の外周縁から後方に延びて前ばね５１に接触する円筒部とを有し、半断面形状がＬ字状を呈している。また、ナット部材３３は、ここでは、内面に雌ねじが形成された環状板部と該環状板部の外周縁から前方に延びて後ばね５２に接触する円筒部とを有し、半断面形状がＬ字状を呈している。前ばね５１と後ばね５２とは、ドローバー３の径方向外側に配置されたスリーブ４の外周面に対して小さな隙間をもって軸方向に摺動可能に設置されている。ナット部材３３は、ドローバー３の後端部の外周面に形成された雄ねじ部６１に螺合されている。ナット部材３３がドローバー３にねじ締結されて固定されることよって、ばね部材５（前ばね５１および後ばね５２）が圧縮させられる。 That is, the front collar 92, the front spring 51, the intermediate collar 91, the rear spring 52, and the nut member 33 are axially inserted into the drawbar 3 in this order from the front side, in contact with each other. The front collar 92 here has an annular plate portion and a cylindrical portion that extends rearward from the outer peripheral edge of the annular plate portion and contacts the front spring 51, and has an L-shaped half cross section. The nut member 33 has an annular plate portion with a female thread formed on its inner surface, and a cylindrical portion extending forward from the outer peripheral edge of the annular plate portion and in contact with the rear spring 52. It has an L shape. The front spring 51 and the rear spring 52 are installed axially slidably with a small gap on the outer peripheral surface of the sleeve 4 arranged radially outside the draw bar 3 . The nut member 33 is screwed onto a male threaded portion 61 formed on the outer peripheral surface of the rear end portion of the drawbar 3 . The spring member 5 (the front spring 51 and the rear spring 52) is compressed by screwing the nut member 33 to the drawbar 3 and fixing it.

ばね部材５としては、いわゆる螺旋皿ばねが使用されている。螺旋皿ばねは、皿ばね状の２つの独立したコイルスプリングが二重螺旋状に配置されて構成されている。ここでは、前ばね５１が右巻きの螺旋皿ばねであり、後ばね５２が左巻きの螺旋皿ばねであるが、逆であってもよい。つまり、前ばね５１と後ばね５２とに、巻き方向が反対の対称形の一対の螺旋皿ばねが用いられている。これは、螺旋皿ばねを圧縮すると螺旋を解放する方向に捩じれが生じる性質があるので、この捩じれを相殺して打ち消すためである。この場合、前ばね５１と後ばね５２との間に配置された中間カラー９１がドローバー３上で回動して捩じれを吸収する。 A so-called spiral disk spring is used as the spring member 5 . The spiral disk spring is constructed by arranging two independent disk spring-like coil springs in a double spiral. Here, the front spring 51 is a right-handed helical disc spring and the rear spring 52 is a left-handed helical disc spring, but the reverse is also possible. That is, the front spring 51 and the rear spring 52 use a pair of symmetrical spiral disc springs with opposite winding directions. This is because when the helical disk spring is compressed, it tends to twist in the direction of releasing the spiral, so that this twist is canceled out. In this case, the intermediate collar 91 arranged between the front spring 51 and the rear spring 52 pivots on the drawbar 3 to absorb torsion.

ドローバー３は、スリーブ４の内周面に対向する部分に、第１軸部３４と、第１軸部３４の軸方向後側に位置する第２軸部３５とを備えている。第２軸部３５は、第１軸部３４よりも外径が小さい。スリーブ４は、第１軸部３４の外周面に嵌合する内周面を有する第１筒状部４２と、第２軸部３５の外周面に嵌合する内周面を有する第２筒状部４３とを備えている。加圧機構６は、スリーブ４を軸方向前側に移動させることで、空間４１に充填された流体を加圧する。 The draw bar 3 has a first shaft portion 34 and a second shaft portion 35 located axially behind the first shaft portion 34 at a portion facing the inner peripheral surface of the sleeve 4 . The second shaft portion 35 has a smaller outer diameter than the first shaft portion 34 . The sleeve 4 has a first tubular portion 42 having an inner peripheral surface fitted to the outer peripheral surface of the first shaft portion 34 and a second tubular portion having an inner peripheral surface fitted to the outer peripheral surface of the second shaft portion 35 . a portion 43; The pressurizing mechanism 6 pressurizes the fluid filled in the space 41 by moving the sleeve 4 forward in the axial direction.

ドローバー３の第１軸部３４の外周面には、環状の第１溝３６が形成されている。第１溝３６には、第１シール部材３７が装着される。一方、スリーブ４の第２筒状部４３の内周面には、環状の第２溝４４が形成されている。環状の第２溝４４には、第２シール部材４５が装着される。スリーブ４は、ドローバー３に対して軸方向に移動可能である。 An annular first groove 36 is formed in the outer peripheral surface of the first shaft portion 34 of the drawbar 3 . A first seal member 37 is mounted in the first groove 36 . On the other hand, an annular second groove 44 is formed in the inner peripheral surface of the second tubular portion 43 of the sleeve 4 . A second seal member 45 is mounted in the annular second groove 44 . The sleeve 4 is axially movable with respect to the drawbar 3 .

加圧機構６は、ドローバー３の外周面に形成された雄ねじ部６１、雄ねじ部６１に螺合されたナット６２、および雄ねじ部６１とナット６２との間に介装されたカラー６３を備えている。加圧機構６は、ナット６２を雄ねじ部６１にねじ込む際のねじ送りによって、スリーブ４をカラー６３を介して軸方向前側に移動させる。 The pressure mechanism 6 includes a male threaded portion 61 formed on the outer peripheral surface of the draw bar 3, a nut 62 screwed onto the male threaded portion 61, and a collar 63 interposed between the male threaded portion 61 and the nut 62. there is The pressurizing mechanism 6 moves the sleeve 4 forward in the axial direction via the collar 63 by screw feeding when the nut 62 is screwed onto the male threaded portion 61 .

主軸装置１を製造する際には、ドローバー３とスリーブ４とを液体である流体中に浸漬させた状態で、ドローバー３の軸方向後側からスリーブ４を軸方向前側に移動させる。これにより、スリーブ４とドローバー３との間の空間４１に流体が充填される。
続いて、加圧機構６によって空間４１に充填された流体を加圧してスリーブ４の外径を変化させることで、ばね部材５とスリーブ４との径方向の隙間を調整する。 When the spindle device 1 is manufactured, the drawbar 3 and the sleeve 4 are immersed in a fluid, and the sleeve 4 is moved axially forward from the axial rearward side of the drawbar 3 . As a result, the space 41 between the sleeve 4 and the drawbar 3 is filled with fluid.
Subsequently, the radial gap between the spring member 5 and the sleeve 4 is adjusted by pressurizing the fluid filled in the space 41 by the pressurizing mechanism 6 to change the outer diameter of the sleeve 4 .

次に、主軸装置１が搭載された工作機械１００の動作について説明する。
工具交換を行う場合、図２に示す金具３２がばね部材５の弾性力に抗して前方に押動される。これにより、ドローバー３の先端部および鋼球３１による工具ホルダ１１のプルスタッド１３の保持が解除される。この状態で、図示しない自動工具交換装置によって、工具Ｔおよび工具ホルダ１１の交換が行われる。新しい工具Ｔおよび工具ホルダ１１が主軸２の先端にセットされた後、金具３２に対する前方への押動が解除されると、ばね部材５の弾性力によりドローバー３が図２の右方に移動される。これにより、鋼球３１によってプルスタッド１３が引き込まれ、工具ホルダ１１のシャンク部１２が主軸２のテーパ孔２２に圧接されて把持される。このようにして、主軸２の先端に工具ホルダ１１を介して工具Ｔが取り付けられる。続いて、操作部（図示せず）を通して運転開始が指示されると、モータ８が駆動させられて、主軸２が回転する。そして、図１に示すように、ワークＷと工具Ｔとが相対移動することによって、ワークＷに対する加工が行われる。 Next, the operation of the machine tool 100 on which the spindle device 1 is mounted will be described.
When changing tools, the metal fitting 32 shown in FIG. 2 is pushed forward against the elastic force of the spring member 5 . As a result, the pull stud 13 of the tool holder 11 is released from being held by the tip of the drawbar 3 and the steel ball 31 . In this state, the tool T and the tool holder 11 are exchanged by an automatic tool changer (not shown). After the new tool T and the tool holder 11 are set at the tip of the spindle 2, when the forward pushing movement of the fitting 32 is released, the elastic force of the spring member 5 moves the draw bar 3 rightward in FIG. be. As a result, the pull stud 13 is pulled in by the steel ball 31, and the shank portion 12 of the tool holder 11 is pressed against the tapered hole 22 of the spindle 2 and gripped. In this manner, the tool T is attached to the tip of the spindle 2 via the tool holder 11 . Subsequently, when an instruction to start operation is given through an operation unit (not shown), the motor 8 is driven and the main shaft 2 rotates. Then, as shown in FIG. 1, the work W and the tool T are moved relative to each other, so that the work W is machined.

前記した本実施形態に係る主軸装置１は、図３に示すように、主軸２と、ドローバー３と、スリーブ４と、ばね部材５と、加圧機構６とを備えている。主軸２は、先端である前側に工具Ｔ（図２参照）を取り付け可能であり、軸方向に中空孔２１が形成されている。ドローバー３は、主軸２の中空孔２１内に、軸方向に移動可能に配置されている。スリーブ４は、ドローバー３の径方向外側に配置され、ドローバー３との間に空間４１を形成する。ばね部材５は、スリーブ４の径方向外側に配置され、ドローバー３を軸方向後側に付勢する。加圧機構６は、空間４１に充填された流体を加圧する。 The spindle device 1 according to the present embodiment described above includes a spindle 2, a draw bar 3, a sleeve 4, a spring member 5, and a pressure mechanism 6, as shown in FIG. A tool T (see FIG. 2) can be attached to the front end of the spindle 2, and a hollow hole 21 is formed in the axial direction. The drawbar 3 is arranged in a hollow hole 21 of the main shaft 2 so as to be axially movable. The sleeve 4 is arranged radially outside the drawbar 3 and forms a space 41 with the drawbar 3 . The spring member 5 is arranged radially outward of the sleeve 4 and biases the drawbar 3 axially rearward. The pressurizing mechanism 6 pressurizes the fluid filled in the space 41 .

このような本実施形態では、加圧機構６がスリーブ４とドローバー３との間の空間４１に充填された流体を加圧するため、空間４１内の流体の圧力が上昇し、スリーブ４の外径が大きくなる。これにより、ばね部材５の個々の内径寸法の製造ばらつきに合わせて、ばね部材５とスリーブ４との径方向の隙間を最適な寸法に詰めることができる。
したがって、本実施形態によれば、ばね部材５が主軸２の半径方向にずれることをより抑制できる主軸装置１を提供することができる。
これにより、主軸の回転バランスが改善され、主軸の異常振動を回避できる。また、空間４１内の流体のダンピング効果により、加工振動の低減を期待できる。また、ばね部材５とスリーブ４との径方向の隙間を調整できるため、製品不良を無くすことができ、結果的にコストダウンにつながる。 In this embodiment, the pressurizing mechanism 6 pressurizes the fluid filled in the space 41 between the sleeve 4 and the drawbar 3 , so that the pressure of the fluid in the space 41 increases and the outer diameter of the sleeve 4 increases. becomes larger. As a result, the radial gap between the spring member 5 and the sleeve 4 can be reduced to an optimum size according to manufacturing variations in the inner diameter of each spring member 5 .
Therefore, according to this embodiment, it is possible to provide the spindle device 1 that can further suppress the radial displacement of the spring member 5 of the spindle 2 .
As a result, the rotational balance of the spindle is improved, and abnormal vibration of the spindle can be avoided. Also, the damping effect of the fluid in the space 41 can be expected to reduce machining vibration. In addition, since the radial gap between the spring member 5 and the sleeve 4 can be adjusted, product defects can be eliminated, resulting in cost reduction.

また、本実施形態では、ドローバー３は、第１軸部３４と第１軸部３４よりも外径が小さい第２軸部３５とを備え、スリーブ４は、第１軸部３４に嵌合する第１筒状部４２と第２軸部３５に嵌合する第２筒状部４３とを備える。そして、加圧機構６は、スリーブ４を軸方向前側に移動させることで、空間４１に充填された流体を加圧する。
このような構成によれば、ドローバー３とスリーブ４がピストンとシリンダのように働くため、空間４１内の流体を確実に加圧することができる。 In this embodiment, the draw bar 3 includes a first shaft portion 34 and a second shaft portion 35 having an outer diameter smaller than that of the first shaft portion 34, and the sleeve 4 is fitted to the first shaft portion 34. A first tubular portion 42 and a second tubular portion 43 fitted to the second shaft portion 35 are provided. The pressurizing mechanism 6 pressurizes the fluid filled in the space 41 by moving the sleeve 4 forward in the axial direction.
With such a configuration, the drawbar 3 and the sleeve 4 work like a piston and a cylinder, so the fluid in the space 41 can be reliably pressurized.

また、本実施形態では、加圧機構６は、ドローバー３に形成された雄ねじ部６１と、雄ねじ部６１に螺合されたナット６２とを備える。そして、ナット６２を雄ねじ部６１にねじ込む際のねじ送りによって、スリーブ４が軸方向前側に移動させられる。
このような構成によれば、ねじ送りの作用を利用してスリーブ４を軸移動させることができるため、空間４１内の流体への加圧力を十分に得ることができるとともに、加圧力の調整も容易となる。 Further, in this embodiment, the pressurizing mechanism 6 includes a male threaded portion 61 formed on the draw bar 3 and a nut 62 screwed onto the male threaded portion 61 . The sleeve 4 is moved forward in the axial direction by screw feeding when the nut 62 is screwed onto the male threaded portion 61 .
According to such a configuration, the sleeve 4 can be axially moved by using the action of screw feeding, so that a sufficient pressure can be applied to the fluid in the space 41, and the pressure can be adjusted. easier.

また、本実施形態では、ドローバー３の第１軸部３４の外周面に第１シール部材３７を装着する第１溝３６が形成され、スリーブ４の第２筒状部４３の内周面に第２シール部材４５を装着する第２溝４４が形成されている。
このような構成によれば、第１軸部３４は第２軸部３５よりも、第２筒状部４３は第１筒状部４２よりも、それぞれ厚みの大きい部分に相当するため、第１溝３６および第２溝４４を形成することが容易となる。また、第１シール部材３７および第２シール部材４５によって空間４１に充填された流体の漏れを防止することで、空間４１内の流体を確実に加圧することができる。 Further, in this embodiment, the first groove 36 for mounting the first sealing member 37 is formed on the outer peripheral surface of the first shaft portion 34 of the drawbar 3 , and the inner peripheral surface of the second cylindrical portion 43 of the sleeve 4 is formed with a first groove 36 . A second groove 44 is formed in which the second seal member 45 is mounted.
According to such a configuration, the first shaft portion 34 and the second cylindrical portion 43 correspond to thicker portions than the second shaft portion 35 and the first cylindrical portion 42, respectively. Forming the grooves 36 and the second grooves 44 is facilitated. Moreover, by preventing leakage of the fluid filled in the space 41 by the first sealing member 37 and the second sealing member 45, the fluid in the space 41 can be reliably pressurized.

また、主軸装置１の製造方法では、ドローバー３とスリーブ４とを液体である流体中に浸漬させた状態で、ドローバー３の軸方向後側からスリーブ４を軸方向前側に移動させることで、空間４１に流体が充填される。そして、加圧機構６によって空間４１に充填された流体を加圧してスリーブ４の外径を変化させることで、ばね部材５とスリーブ４との径方向の隙間が調整される。
このような構成によれば、空間４１内の全域に流体を十分に充填することが容易となる。また、加圧機構６による加圧の作用が空間４１内の流体に確実に伝わるため、スリーブ４の外径を確実に変化させることができる。 In the manufacturing method of the spindle device 1, the sleeve 4 is moved axially forward from the axial rearward of the drawbar 3 while the drawbar 3 and the sleeve 4 are immersed in the fluid. 41 is filled with fluid. The radial gap between the spring member 5 and the sleeve 4 is adjusted by pressurizing the fluid filled in the space 41 by the pressurizing mechanism 6 to change the outer diameter of the sleeve 4 .
With such a configuration, it becomes easy to sufficiently fill the entire space 41 with the fluid. Moreover, since the pressurizing action of the pressurizing mechanism 6 is reliably transmitted to the fluid in the space 41, the outer diameter of the sleeve 4 can be reliably changed.

以上、本発明について、実施形態に基づいて説明したが、本発明は、前記実施形態に記載した構成に限定されるものではない。本発明は、前記実施形態に記載した構成を適宜組み合わせ乃至選択することを含め、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。 Although the present invention has been described above based on the embodiments, the present invention is not limited to the configurations described in the above embodiments. The configuration of the present invention can be changed as appropriate without departing from the gist of the invention, including appropriate combinations or selections of the configurations described in the above embodiments.

空間４１に流体を充填する場合、例えばドローバー３に予め流路を形成しておいて、該流路を経てスリーブ４とドローバー３との間の空間４１に流体を注入してもよい。そして、空間４１への流体の充填後に、例えばドローバー３の後端面に形成した流路の注入口をプラグ等の栓部材で閉止するとよい。
また、加圧機構６は、例えばドローバー３に形成された流路に、流体の供給管を接続して該供給管を介して流体を加圧する加圧装置であってもよく、この場合、栓部材に逆止弁を設けるとよい。
また、前記した実施形態では、流体は、油等の液体が使用されているが、空気等の気体が使用されるように構成することも可能である。この場合、空間４１内には予め所定の高圧とされた圧縮気体を充填することが望ましい。
また、前記した実施形態では、ばね部材５は、前ばね５１および後ばね５２を有しているが、一つのばねで構成されて、中間カラー９１が省略されてもよい。 When the space 41 is filled with the fluid, for example, a channel may be formed in the drawbar 3 in advance, and the fluid may be injected into the space 41 between the sleeve 4 and the drawbar 3 through the channel. After the space 41 is filled with the fluid, the inlet of the flow path formed in the rear end face of the drawbar 3 may be closed with a plug member such as a plug.
The pressurizing mechanism 6 may be, for example, a pressurizing device that connects a fluid supply pipe to the flow path formed in the drawbar 3 and pressurizes the fluid through the supply pipe. A check valve may be provided on the member.
In addition, although liquid such as oil is used as the fluid in the above-described embodiments, it is also possible to use gas such as air. In this case, it is desirable to fill the space 41 with a compressed gas that has been brought to a predetermined high pressure in advance.
Further, in the above-described embodiment, the spring member 5 has the front spring 51 and the rear spring 52, but it may be composed of one spring and the intermediate collar 91 may be omitted.

また、前記した実施形態では、主軸装置１が横形の工作機械１００に搭載される場合について説明したが、これに限定されるものではない。主軸装置１は、縦形の工作機械等の各種の工作機械に搭載可能である。つまり、使用状態においては、主軸装置１の設置方向が、図１に示す方向と異なっていてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the case where the spindle device 1 is mounted on the horizontal machine tool 100 has been described, but the present invention is not limited to this. The spindle device 1 can be mounted on various machine tools such as vertical machine tools. In other words, the installation direction of the spindle device 1 may be different from the direction shown in FIG. 1 in the state of use.

１ 主軸装置
２ 主軸
２１ 中空孔
３ ドローバー
３４ 第１軸部
３５ 第２軸部
３６ 第１溝
３７ 第１シール部材
４ スリーブ
４１ 空間
４２ 第１筒状部
４３ 第２筒状部
４４ 第２溝
４５ 第２シール部材
５ ばね部材
６ 加圧機構
６１ 雄ねじ部
６２ ナット
Ｔ 工具 1 main shaft device 2 main shaft 21 hollow hole 3 draw bar 34 first shaft portion 35 second shaft portion 36 first groove 37 first sealing member 4 sleeve 41 space 42 first cylindrical portion 43 second cylindrical portion 44 second groove 45 Second seal member 5 Spring member 6 Pressure mechanism 61 Male threaded portion 62 Nut T Tool

Claims (5)

先端である前側に工具を取り付け可能であり、軸方向に中空孔が形成された主軸と、
前記主軸の前記中空孔内に、軸方向に移動可能に配置されたドローバーと、
前記ドローバーの径方向外側に配置され、前記ドローバーとの間に空間を形成するスリーブと、
前記スリーブの径方向外側に配置され、前記ドローバーを軸方向後側に付勢するばね部材と、
前記空間に充填された流体を加圧する加圧機構と、
を備えることを特徴とする主軸装置。 a main shaft to which a tool can be attached on the front side, which is the tip, and which has a hollow hole formed in the axial direction;
a drawbar axially movably disposed within the hollow bore of the spindle;
a sleeve disposed radially outside the drawbar and forming a space between the drawbar and the drawbar;
a spring member disposed radially outwardly of the sleeve and biasing the drawbar axially rearward;
a pressurizing mechanism that pressurizes the fluid filled in the space;
A spindle device comprising: 前記ドローバーは、第１軸部と、前記第１軸部の軸方向後側に位置して前記第１軸部よりも外径が小さい第２軸部と、を備え、
前記スリーブは、前記第１軸部の外周面に嵌合する内周面を有する第１筒状部と、前記第２軸部の外周面に嵌合する内周面を有する第２筒状部と、を備え、
前記加圧機構は、前記スリーブを軸方向前側に移動させることで、前記空間に充填された流体を加圧することを特徴とする請求項１に記載の主軸装置。 The draw bar includes a first shaft portion and a second shaft portion located axially rearward of the first shaft portion and having a smaller outer diameter than the first shaft portion,
The sleeve includes a first tubular portion having an inner peripheral surface fitted to the outer peripheral surface of the first shaft portion, and a second tubular portion having an inner peripheral surface fitted to the outer peripheral surface of the second shaft portion. and
2. The spindle device according to claim 1, wherein the pressurizing mechanism pressurizes the fluid filled in the space by moving the sleeve axially forward. 前記加圧機構は、前記ドローバーの外周面に形成された雄ねじ部と、前記雄ねじ部に螺合されたナットと、を備え、前記ナットを前記雄ねじ部にねじ込む際のねじ送りによって前記スリーブを軸方向前側に移動させることを特徴とする請求項２に記載の主軸装置。 The pressurizing mechanism includes a male threaded portion formed on the outer peripheral surface of the draw bar and a nut screwed onto the male threaded portion. 3. The spindle device according to claim 2, wherein the spindle device is moved forward in the direction. 前記ドローバーの前記第１軸部の外周面に、第１シール部材を装着する環状の第１溝が形成され、
前記スリーブの前記第２筒状部の内周面に、第２シール部材を装着する環状の第２溝が形成されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の主軸装置。 an annular first groove for mounting a first seal member is formed on the outer peripheral surface of the first shaft portion of the drawbar;
4. The spindle device according to claim 2, wherein an annular second groove for mounting a second sealing member is formed in the inner peripheral surface of the second tubular portion of the sleeve. 請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の主軸装置の製造方法であって、
前記ドローバーと前記スリーブとを液体である前記流体中に浸漬させた状態で、前記ドローバーの軸方向後側から前記スリーブを軸方向前側に移動させることで、前記空間に前記流体を充填し、
前記加圧機構によって前記空間に充填された流体を加圧して前記スリーブの外径を変化させることで、前記ばね部材と前記スリーブとの径方向の隙間を調整することを特徴とする主軸装置の製造方法。 A method for manufacturing a spindle device according to any one of claims 2 to 4,
filling the space with the fluid by moving the sleeve axially forward from the axially rearward side of the drawbar while the drawbar and the sleeve are immersed in the fluid, which is a liquid;
The pressure mechanism pressurizes the fluid filled in the space to change the outer diameter of the sleeve, thereby adjusting a radial gap between the spring member and the sleeve. Production method.

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