JP2571369Y2

JP2571369Y2 - 主軸装置

Info

Publication number: JP2571369Y2
Application number: JP1992015973U
Authority: JP
Inventors: 哲郎渋川; 宣珪李; 康政中根; 太杉本
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 1992-03-26
Filing date: 1992-03-26
Publication date: 1998-05-18
Anticipated expiration: 2007-03-26
Also published as: JPH0579035U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、工作機械等に利用され
る主軸装置に関し、詳しくは内部に貫通孔等を有する円
筒状の主軸を備えた主軸装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばマシニングセンタ等の工作機械に
は、図３に示すような主軸装置が搭載されている。この
主軸装置は、ハウジング１ｂと、ハウジング１ｂの内側
に２組のアンギュラ転がり軸受２ｂ、３ｂを介して回転
自在に支承され、図示しないモータにより回転駆動する
円筒状の主軸４ｂと、主軸４ｂの内側に軸方向へ相対移
動可能に配設され、その先端に工具９ｂのプルスタット
９１ｂが着脱自在に係合される係合部８ｂを有するドロ
ーバー５ｂと、ドローバー５ｂと主軸４ｂとの間に介装
されドローバー５ｂを後端側へ常時付勢する皿ばね５０
ｂと、ドローバー５ｂの後端側に配設されドローバー５
ｂを先端側へ押圧してコレット５３ｂによるプルスタッ
ト９１ｂの把持を解除するアンクランプシリンダ７ｂと
を備えている。前記工具９ｂは、皿ばね５０ｂの付勢力
によって主軸４ｂの先端部内周に形成されたテーパ面４
６ｂに押し付けられた状態で装着される。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
主軸装置において、主軸４ｂが高速回転するほど大きな
騒音が主軸内部から発生するという問題がある。この騒
音は、アンギュラ転がり軸受２ｂ、３ｂのボール２３
ｂ、３３ｂが内輪２１ｂ、３１ｂ及び外輪２２ｂ、３２
ｂによって押圧された状態で軸方向に規制されているた
め、転動するボール２３ｂ、３３ｂが通過する際に内輪
２１ｂ、３１ｂ及び外輪２２ｂ、３２ｂの表面が弾性変
形し、これにより生じる弾性波（微小振動）が主軸４ｂ
の内側に伝達されると主軸内部に形成された空間部から
轟き音となって発生するものと考えられる。

【０００４】本考案は上記問題に鑑み案出されたもので
あり、その解決すべき課題は、主軸の内側に発生する騒
音を低減させ得る主軸装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本考案は、ハウジングと、該ハウジングの内部に転がり
軸受を介して回転自在に支承された円筒状の主軸と、該
主軸の内側に配設された機能部材とを備えた主軸装置に
おいて、前記主軸と前記機能部材との間の少なくとも前
記転がり軸受に対応する位置に形成された空間部に液体
が充満されているという構成を採用している。

【０００６】

【作用】本考案の主軸装置にあっては、主軸と主軸の内
側に配設された機能部材との間であって少なくとも転が
り軸受に対応する位置に形成された空間部には液体が充
満されているため空間を有しない。このため、主軸が高
速で回転したときに転がり軸受から主軸の内側に向かっ
て伝達された弾性波（微小振動）は、音となって伝達さ
れることがなく、かつ空間部に充満された液体を通過す
る際には振動エネルギが減衰する。これにより、主軸の
内側に轟き音となって発生する騒音は低減する。

【０００７】

【実施例】以下、本考案の実施例を図面に基づき説明す
る。（実施例１）図１に本実施例に係る主軸装置の軸方向に沿う断面図を
示す。本実施例の主軸装置は、工作機械のハウジング１
内で軸方向の両側位置に配設された２組の転がり軸受
２、３と、転がり軸受２、３の内側に回転自在に支承さ
れた円筒状の主軸４と、主軸４の内側に配設されその外
周に螺旋溝５７及びスプライン溝５８を有するドローバ
ー５と、ドローバー５の後端に取り付けられ螺旋溝５７
及びスプライン溝５８にクーラント液Ｃを送る回転分配
器６と、回転分配器６の後端側に配設されたアンクラン
プシリンダ７とを主要素として構成されている。

【０００８】転がり軸受２、３は、主軸４の外周に嵌着
された内輪２１、３１と、ハウジング１の内周に嵌着さ
れた外輪２２、３２と、内輪２１、３１及び外輪２２、
３２の間に軸方向に規制されて転動可能に配設されたボ
ール２３、３３とからなるアンギュラタイプのものであ
る。各内輪２１、３１及び外輪２２、３２の間には、主
軸４の外周に嵌着された内輪間座２５、３５及びハウジ
ング１の内周に嵌着された外輪間座２６、３６が介装さ
れている。そして、各内輪２１、３１の内輪間座２５、
３５と反対側の側面は、主軸４の外周に形成された段部
４１や主軸４の外周に嵌着された内側リング２７、３７
によって位置決めされている。また、各外輪２２、３２
の外輪間座２６、３６と反対側の側面は、ハウジング１
の内周に形成された段部１２やハウジング１の内周に嵌
着された外側リング２８、３８によって位置決めされて
いる。

【０００９】主軸４は、軸芯に沿って貫通する貫通孔を
有する円筒状のものであり、転がり軸受２、３の内側に
回転自在に支承されている。主軸４の内周のほぼ中央に
は段差部４２が形成されており、この段差部４２を境に
して工具９の装着される先端側は大径内周面４３とな
り、後端側は小径内周面４４となっている。大径内周面
４３には、段部４２から転がり軸受２と対応する位置ま
で軸方向に延びる複数のスプライン溝４５が形成されて
いる。また、主軸４の先端側開口部の内周には、装着さ
れる工具９を支持するテーパ面４６が設けられている。
この主軸４は、図示しないモータによって回転駆動され
る。

【００１０】ドローバー５は、主軸４の大径内周面４３
に対応する位置に形成された小径外周面５１と、主軸４
の小径内周面４４に対応する位置に形成された大径外周
面５２とを有する杆状のものであり、主軸４の貫通孔内
に配設されている。ドローバー５の小径外周面５１側先
端には、工具９のプルスタット９１をコレット８３によ
って把持する係合部８が配設されている。この係合部８
は、主軸４の内周に螺子止め固定された筒状基部８１
と、筒状基部８１の内側に嵌入されたドローバー５の先
端部に螺子止め固定され、ドローバー５とともに軸方向
へ移動可能に配設された押圧部８２と、押圧部８２及び
筒状基部８１に係止され押圧部８２の軸方向への移動と
筒状基部８１の内周に設けられたカムによって爪状の先
端側が開閉するコレット８３とで構成されている。そし
て、ドローバー５の大径外周面５２には軸方向に延びる
ガイド溝５６が形成されており、このガイド溝５６には
主軸４に取り付けられたガイド螺子５５が嵌合されてい
る。これにより、ドローバー５は主軸４の貫通孔内で軸
方向へ所定距離移動可能である。また、ドローバー５の
小径外周面５１の外側には、一端側が前記筒状基部８１
と当接し、他端側が小径外周面５１と大径外周面５２と
の段差面５３に当接するように複数個からなる皿ばね５
０が配設されている。この皿ばね５０によってドローバ
ー５は後端側へ常時付勢されており、これにより係合部
８のコレット８３が閉じた状態となってプルスタット９
１の把持を維持している。さらに、大径外周面５２に
は、主軸４の内周に形成されたスプライン溝４５と連通
して螺旋溝５７が網目状に形成されている。これら螺旋
溝５７及びスプライン溝４５を主体として主軸４とドロ
ーバー５との間に形成された空間部には、ドローバー５
の後端部に形成された連通路５９を介して後述の回転配
分器６より送られたクーラント液Ｃが充満されている。
なお、この空間部は、その軸方向両側でドローバー５と
主軸４との間に介装されたＯリング４８及びドローバー
５と筒状基部８１との間に介装されたＯリング４９によ
り封止されている。

【００１１】回転分配器６は、ポンプ６５から送られる
クーラント液Ｃを主軸４とドローバー５との間の空間部
に供給するものであって、ドローバー５の後端部に装着
されている。この回転分配器６は、ドローバー５の連通
路５９と連通する供給路６１を有する回転体６２を備
え、この回転体６２がドローバー５の後端部に同一軸的
に連結されている。この回転分配器６とポンプ６５とを
結ぶクーラント液Ｃの流通路中には、減圧弁６６及びリ
リーフ弁６７が配設されており、回転分配器６より送り
込まれて螺旋溝５７及びスプライン溝４５内に充満する
クーラント液Ｃの圧力が一定に保持されるようになって
いる。

【００１２】アンクランプシリンダ７は、ドローバー５
の先端に設けられた係合部８のコレット８３によるプル
スタット９１の把持を解除状態にするものであって、回
転分配器６の後端側に配設されている。このアンクラン
プシリンダ７は、そのシリンダロッド７１が進出したと
きに回転分配器６の後端面を押圧し、これによりドロー
バー５の先端に取り付けられたコレット８３の先端が開
放することによって工具９のプルスタット９１の係脱が
可能となっている。

【００１３】以上のように構成された本実施例の主軸装
置は、アンクランプシリンダ７を作動させると、進出し
たシリンダロッド７１が皿ばね５０の付勢力に抗して回
転分配器６の後端面を押圧し、これによりドローバー５
とともに移動する係合部８のコレット５３の先端が開放
状態となる。この状態で、古い工具９を抜き取り、新し
い工具９のプルスタット９１の先端部をコレット８３内
に挿入し、シリンダロッド７１が後退するように作動さ
せると、皿ばね５０の付勢力によりドローバー５が後端
側へ移動し、これに伴って先端が閉塞するコレット８３
にプルスタット９１が把持され、工具９は主軸４のテー
パ面４６に当接するまでドローバー５とともに移動し主
軸４に装着される。

【００１４】この状態で、モータにより主軸４が回転駆
動され、工具９による加工が行われる。内輪２１、４１
と外輪２２、３２間でボール２３、３３を介して予圧が
かけられているので、前記主軸４の回転に伴って、転が
り軸受２、３のボール２３、３３が内輪２１、３１及び
外輪２２、３２の表面上を転動する際に、内輪２１、３
１及び外輪２２、３２の表面が弾性変形することにより
弾性波（微小振動）が発生する。しかし、内輪２１、３
１から主軸４の内側に伝達された弾性波は、ドローバー
５に形成された螺旋溝５７及びスプライン溝４５を主体
として主軸４とドローバー５との間の空間部にクーラン
ト液Ｃが充満されているため、音となって伝達されるこ
とがなく、かつ空間部に充満された液体クーラント液Ｃ
を通過する際には振動エネルギが減衰する。これによ
り、主軸４の内側に轟き音となって発生する騒音は低減
する。

【００１５】なお、２組の転がり軸受２、３からそれぞ
れ周波数の異なる弾性波が発生するので、共振する恐れ
は少ない。以上のように本実施例の主軸装置によれば、
ドローバー５に形成された螺旋溝５７及びスプライン溝
４５を主体として主軸４とドローバー５との間に形成さ
れた空間部にクーラント液Ｃが充満されているため、主
軸４の内側に轟き音となって発生する騒音を低減させる
ことができる。（実施例２）図２に本実施例に係る主軸装置の軸方向に沿う断面図を
示す。

【００１６】本実施例の主軸装置は、主軸４ａとその内
側に配設された回転軸５ａとの間の空間部にクーラント
液Ｃを充満させた点で基本的には実施例１と同じである
が、工具９ａと係合する回転軸５ａをモータＭによって
回転させることにより工具９ａの着脱を行うように構成
された点で異なるものである。したがってここでは、実
施例１と共通する点の説明は省略し、異なる点を中心に
説明する。

【００１７】ハウジング１ａの内側に転がり軸受２ａ、
３ａを介して回転自在に支承された主軸４ａは、内周先
端側に形成されたテーパ面４６ａを除き一定の径で形成
された内周面４４ａを有する。主軸４ａの内側に配設さ
れている回転軸５ａは、一定の径の外周面５１ａを有
し、この外周面５１ａには、先端面から後端面近傍まで
軸方向に延びる複数のスプライン溝又は螺旋溝５８ａが
形成されている。このスプライン溝５８ａを主体として
主軸４ａと回転軸５ａとの間に形成された空間部には、
図示しないポンプより回転分配器６ａ及び連通路５９ａ
を介して送られたクーラント液Ｃが充満されている。ま
た、この回転軸５ａは、その外周面５１ａに形成された
環状ガイド溝５６ａに、主軸４ａに取り付けられたガイ
ド螺子５５ａが嵌合されていることにより、主軸４ａの
貫通孔内で回転可能かつ軸方向に移動不能に配設されて
いる。この回転軸５ａの先端部には、工具９ａのプルス
タット９１ａをボール８８ａによって保持する係合部８
ａが配設されている。この係合部８ａは、主軸４ａの内
周に螺子止め固定された筒状基部８１ａをもち、この筒
状基部８１ａの内側にはドローバー５ａの先端部に螺子
部８２ａを介して相対回転可能に連結された可動基部８
３ａが配設されている。可動基部８３ａは、その外周面
に軸方向に延在して形成された案内溝８４ａに、筒状基
部８１ａに取り付けられた案内螺子８５ａが嵌合されて
いることにより、軸方向に移動可能かつ回転不能となっ
ている。この可動基部８３ａの先端部には、プルスタッ
ト９１ａの先端部が嵌入される保持穴８６ａが形成され
ており、この保持穴８６ａを囲む壁部には、筒状基部８
１ａの先端面に形成されたカム８７ａ上へ可動基部８３
ａの移動によって転動する複数のボール８８ａが配設さ
れている。

【００１８】そして、主軸４ａの後端側には、回転分配
器６ａの回転体６２ａ及び歯車６３、６４を介して主軸
４ａを正逆両方向へ回転させるモータＭが配設されてい
る。以上のように構成された主軸装置において、工具９
を主軸４ａに着脱するにはモータＭを駆動させて行う。
すなわち、モータＭを正回転方向に所定量駆動させる
と、回転軸５ａが環状ガイド溝５６ａ及びガイド螺子５
５ａにより規制されて正回転するのに伴い、係合部８ａ
の可動基部８３ａは案内溝８４ａ及び案内螺子８５ａに
より規制されて先端側方向へ移動し、ボール８８ａがカ
ム８７ａ上へ転動することによって工具９ａのプルスタ
ット９１ａを可動基部８３ａに着脱可能となる。また、
その状態でプルスタット９１ａを可動基部８３ａに装着
した後、モータＭを逆回転方向に駆動させると、回転軸
５ａが逆回転するのに伴い可動基部８３ａは後端側方向
へ移動し、カム８７ａから転動したボール８８ａによっ
てプルスタット９１ａが把持されることにより、工具９
ａは可動基部８３ａとともに移動し主軸４ａのテーパ面
４６ａに当接した状態で固定される。

【００１９】このようにして工具９ａが装着された後、
駆動機により主軸４ａが回転駆動され、工具９ａによる
加工が行われる。この主軸４ａの回転に伴って、転がり
軸受２ａ、３ａより主軸４ａの内側へ向かって伝達され
る弾性波は、スプライン溝５８ａを主体とする主軸４ａ
と回転軸５ａとの間の空間部にクーラント液Ｃが充満さ
れているため、音となって伝達されることがなく、かつ
クーラント液Ｃを通過する際にはその振動エネルギが減
衰する。したがって、本実施例の主軸装置の場合にも、
上記実施例１の場合と同様に主軸４ａの内側に轟き音と
なって発生する騒音を低減させることができる。

【００２０】なお、本実施例では、クーラント液Ｃを充
満させる空間部となるスプライン溝５８ａが回転軸５ａ
の外周に形成されているが、このスプライン溝５８ａを
主軸４ａの内周に形成してもよく、また、スプライン状
ではなく螺旋状等に形成してもよい。また、上記実施例
１及び実施例２においては、空間部に充満させる液体と
してクーラント液Ｃを用いたが、これに限らず種々のも
のを用いることができる。

【００２１】さらに、上記実施例１及び実施例２は、工
具着脱用に設けられたドローバー５や回転軸５ａを円筒
状の主軸の内側に配設した主軸装置を例に説明したが、
例えば真空チャックを搭載した主軸装置であって真空チ
ャック用のバキュームパイプを主軸の内側に配設した形
式のもの等、円筒状の主軸を備えた主軸装置に対して本
考案を適用することができる。

【００２２】

【考案の効果】本考案の主軸装置によれば、主軸と機能
部材との間の少なくとも転がり軸受に対応する位置に形
成された空間部に液体が充満されているため、転がり軸
受から主軸内側に伝達される弾性波は音となって伝達さ
れることがなく、かつその振動エネルギが液体を通過す
る際に減衰するので、主軸の内側に轟き音となって発生
する騒音を低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１に係る主軸装置の軸方向に沿う断面図
である。

【図２】実施例２に係る主軸装置の軸方向に沿う断面図
である。

【図３】従来の主軸装置の軸方向に沿う断面図である。

【符号の説明】

１…ハウジング２、３…転がり軸受４…主軸５…ドローバー（機能部材）６回転分配器７…アンクランプシリンダ８…係合部９…工具４５…スプライン溝５７…螺旋溝Ｃ…クーラン
ト液（液体）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者杉本太愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地豊田工機株式会社内 (56)参考文献実開昭63−34582（ＪＰ，Ｕ) 実開昭62−18431（ＪＰ，Ｕ) 実開平１−64301（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16C 3/02 B23B 19/02 B23Q 11/00 F16C 3/035

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】ハウジングと、該ハウジングの内部に転
がり軸受を介して回転自在に支承された円筒状の主軸
と、該主軸の内側に配設された機能部材とを備えた主軸
装置において、前記主軸と前記機能部材との間の少なくとも前記転がり
軸受に対応する位置に形成された空間部に液体が充満さ
れていることを特徴とする主軸装置。