JP3002956B2 - Speed-up spindle device - Google Patents

Speed-up spindle device

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JP3002956B2 JP8196290A JP19629096A JP3002956B2 JP 3002956 B2 JP3002956 B2 JP 3002956B2 JP 8196290 A JP8196290 A JP 8196290A JP 19629096 A JP19629096 A JP 19629096A JP 3002956 B2 JP3002956 B2 JP 3002956B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、各種工作機械の主
軸に連結して使用され、特に小径の切削工具を高速回転
するのに適した増速スピンドル装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a speed increasing spindle device which is used in connection with a main shaft of various machine tools and is particularly suitable for rotating a small diameter cutting tool at a high speed.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の増速スピンドル装置とし
て、機械主軸に連結される入力軸と、前端にチャックを
備えた高速スピンドル(出力軸)との間に遊星歯車機構
を介在させ、該遊星歯車機構により前記入力軸の回転を
増速し、前記高速スピンドルを高速回転させるように構
成したものが知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as this kind of speed increasing spindle device, a planetary gear mechanism is interposed between an input shaft connected to a machine main shaft and a high speed spindle (output shaft) having a chuck at a front end. There is known a configuration in which the rotation of the input shaft is increased by a planetary gear mechanism, and the high-speed spindle is rotated at a high speed.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記遊星歯車
機構による増速スピンドル装置は、剛性が低く、工作作
業時に工具にびびりを生じるという難点があった。ま
た、負荷能力も小さいものであった。
However, the speed-increasing spindle device using the planetary gear mechanism has a low rigidity, and has a drawback that a tool chatters during a machining operation. Also, the load capacity was small.

【0004】したがって、本発明は、増速スピンドル装
置において、回転精度および剛性の高い構造とすること
を目的としている。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a speed-up spindle device having a structure with high rotational accuracy and rigidity.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の増速スピンドル
装置は、機械本体に対する回り止め手段を備えた筒状ハ
ウジング内に、トラクションドライブ機構の外輪が固定
されると共に、入力軸に連設された保持軸が前記外輪の
軸方向両端にそれぞれ隣接配設された軸受を介して回転
自在に支持され、前記保持軸の前端から軸方向へ延びる
中空孔内に高速スピンドルが嵌入して回転自在に支持さ
れ、該高速スピンドル前端突出部に工具把持手段が設け
られると共に、後端にトラクションドライブ機構の太陽
ローラを構成するローラ軸部が連設され、前記保持軸の
中間部分に放射状に配設して前記中空孔に連通する少な
くとも3つの横孔が穿設され、前記保持軸から前記横孔
内に臨むように配置された支持ピンを介して前記横孔内
に回転自在に支持された中空状の遊星ローラが、前記外
輪の内周面と前記ローラ軸部に摺接してトラクションド
ライブ機構を構成していることを特徴とする。
According to the speed increasing spindle device of the present invention, an outer ring of a traction drive mechanism is fixed in a cylindrical housing provided with a detent means for a machine main body and connected to an input shaft. The holding shaft is rotatably supported via bearings disposed adjacent to both ends in the axial direction of the outer ring, and a high-speed spindle is inserted into a hollow hole extending in the axial direction from the front end of the holding shaft to be rotatable. The high-speed spindle is provided with tool gripping means at the front end protruding portion thereof, and a roller shaft portion constituting a sun roller of the traction drive mechanism is continuously provided at the rear end thereof, and is radially arranged at an intermediate portion of the holding shaft. At least three lateral holes communicating with the hollow holes are provided, and are rotatably supported in the lateral holes via support pins arranged to face the lateral holes from the holding shaft. Hollow planetary rollers, characterized in that it constitutes a traction drive mechanism in sliding contact with the said roller shaft and the inner peripheral surface of the outer ring.

【0006】上記構成のトラクションドライブ機構は、
入力軸に連結された前記保持軸が回転すると、前記遊星
ローラが前記太陽ローラの周りに公転しながら自転し、
太陽ローラを経て前記高速スピンドルが増速回転せしめ
られる。伝達トルクは、前記外輪と前記太陽ローラに挟
まれた前記遊星ローラの締め代により法線力を生じさ
せ、ローラどうしの接触面間に介在した潤滑油により形
成される油膜のせん断抵抗により得られる。
The traction drive mechanism having the above structure is
When the holding shaft connected to the input shaft rotates, the planetary roller rotates while revolving around the sun roller,
The high-speed spindle is rotated at an increased speed via the sun roller. The transmission torque is obtained by the shearing resistance of the oil film formed by the lubricating oil interposed between the contact surfaces of the rollers, which generates a normal force due to the interference of the planetary rollers sandwiched between the outer ring and the sun roller. .

【0007】そして、本発明では、要するに、増速手段
であるトラクションドライブ機構の主要部を構成する高
速スピンドル、ローラ軸部(太陽ローラ)及び遊星ロー
ラを、入力軸に連設される保持軸に設けた中空孔および
該中空孔に連通する横孔内に組み込み、かつ、トラクシ
ョンドライブ機構の外輪を筒状ハウジングに固定すると
共に、その軸方向両端にそれぞれ隣接配設された軸受を
介して前記保持軸を回転自在に支持する構成としている
から、前記入力軸に剛的に一体化された前記保持軸が前
記筒状ハウジングに対し、高精度に同軸度を維持しつつ
支持されることになり、また、筒状ハウジングに内嵌固
定される外輪と前記保持軸との同軸度高精度に維持で
きることになる。
In the present invention, in short, the high-speed spindle, roller shaft (sun roller) and planetary rollers constituting the main parts of the traction drive mechanism as the speed increasing means are attached to the holding shaft connected to the input shaft. The traction drive mechanism is fixed to the cylindrical housing by being installed in the hollow hole provided and the lateral hole communicating with the hollow hole, and the holding is performed via bearings disposed adjacent to both ends in the axial direction of the cylindrical housing. Since the shaft is rotatably supported, the holding shaft rigidly integrated with the input shaft is
The cylindrical housing is supported with high accuracy while maintaining the coaxiality.
Coaxiality of the outer ring being fixed to the holding shaft also becomes possible to maintain high precision.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。図面は本発明を自動工具交換装置(A
TC)用の増速スピンドル装置として実施した例を示し
ている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The drawings illustrate the invention with an automatic tool changer (A
2 shows an example in which the present invention is implemented as a speed increasing spindle device for TC).

【0009】1は装置本体をなす筒状ハウジングで、内
周面の中央部にトラクションドライブ機構の外輪2が嵌
着され、止めピン3で固定されている。この筒状ハウジ
ング1には機械本体40に対する回り止め手段4が付設
されている。
Reference numeral 1 denotes a cylindrical housing constituting the main body of the apparatus. An outer ring 2 of a traction drive mechanism is fitted to a central portion of an inner peripheral surface of the housing, and is fixed by a stopper pin 3. The cylindrical housing 1 is provided with a rotation preventing means 4 for the machine body 40.

【0010】回り止め手段4は、筒状ハウジング1の外
周から半径方向へ突設したアーム5と、該アーム5に固
定され前記筒状ハウジング1の中心線とほぼ平行に延び
る案内スリーブ6と、該案内スリーブ6に摺動自在に嵌
合され、ばね7により外方へ付勢されている回り止めピ
ン8と、該回り止めピン8に摺動自在に外嵌され、ばね
10により外方へ付勢されている摺動筒9とからなり、
該摺動筒9の後端に半径方向へ突出する係止爪11が連
設されている。係止爪11は後述するように入力軸17
を筒状ハウジング1に対して一定の姿勢に位置決めする
作用をなす。
An anti-rotation means 4 includes an arm 5 projecting radially from the outer periphery of the cylindrical housing 1, a guide sleeve 6 fixed to the arm 5 and extending substantially parallel to the center line of the cylindrical housing 1, A detent pin 8 slidably fitted to the guide sleeve 6 and urged outward by a spring 7, slidably externally fitted to the detent pin 8, and outward by a spring 10 It consists of a sliding cylinder 9 which is urged,
At the rear end of the sliding cylinder 9, a locking claw 11 protruding in the radial direction is continuously provided. The locking claw 11 is connected to the input shaft 17 as described later.
Of the cylindrical housing 1 in a fixed posture.

【0011】12はトラクションドライブ機構の主要部
分を組み込む保持軸で、筒状ハウジング1内に外輪2と
同心状に配設され、かつ、外輪2の軸方向両端に隣接す
る軸受13,14を介して回転自在に支持されている。
該保持軸12の前端部12a及び後端テーパ軸部12b
は、それぞれ筒状ハウジング1の両端に嵌着したカバー
15及び16の開口から突出しており、後端テーパ軸部
12bはテーパシャンク19を有する入力軸17に設け
たテーパ穴部にテーパ嵌合し、かつ連結ボルト18を介
して固定状に連結されている。
Reference numeral 12 denotes a holding shaft for incorporating the main part of the traction drive mechanism. The holding shaft 12 is disposed in the cylindrical housing 1 concentrically with the outer ring 2 and via bearings 13 and 14 adjacent to both axial ends of the outer ring 2. Supported rotatably.
The front end 12a and the rear end tapered shaft 12b of the holding shaft 12
Protrudes from openings of covers 15 and 16 respectively fitted to both ends of the cylindrical housing 1, and a rear end tapered shaft portion 12 b is tapered into a tapered hole portion provided in the input shaft 17 having a tapered shank 19. And are fixedly connected via connection bolts 18.

【0012】入力軸17はテーパシャンク19の端部に
自動工具交換装置(ATC)の把握アームが係合するフ
ランジ部20を有し、該フランジ部20の外周部に機械
主軸41のドライブキー42が係合するキー溝21が設
けられていると共に、外周前側端に前記係止アーム11
が係合する凹溝22が設けられていて、常時は、ばね1
0により外方へ付勢されている係止爪11が凹溝22に
係合し、入力軸17が筒状ハウジング1に対して一定の
姿勢に位置決めされるようになっている。一方、凹溝2
2に対向するカバー16の外周部に切欠き部23が設け
られていて、図1に示すように、機械主軸41に入力軸
17のテーパシャンク部19を嵌合した使用状態におい
ては、機械本体40の前端面に固着突設した平面視コ字
形の回り止めブロック43の係合凹部44に回り止めピ
ン8が係合し、筒状ハウジング1が機械本体40に対し
て回り止め状態に支持されると同時に、摺動筒9がブロ
ック43前端に衝接し、ばね10に抗してアーム5側へ
移動せしめられ、その後端の係止爪11が凹溝22から
離脱して切欠き部23に係合するようになっている。そ
の結果、入力軸17が筒状ハウジング1に対して回転自
在の関係となり、前記保持軸12が入力軸17を介して
機械主軸41により回転可能になる。
The input shaft 17 has a flange 20 at the end of a taper shank 19 with which a grasping arm of an automatic tool changer (ATC) is engaged. Is provided with a key groove 21 with which the locking arm 11 is provided.
Is provided with a concave groove 22 for engaging the spring 1
The engaging claw 11 urged outward by the engagement of the engaging shaft 0 engages with the concave groove 22 so that the input shaft 17 is positioned in a fixed posture with respect to the cylindrical housing 1. On the other hand, the groove 2
A notch 23 is provided on the outer peripheral portion of the cover 16 facing the cover 2, and as shown in FIG. 1, in a use state in which the taper shank portion 19 of the input shaft 17 is fitted to the main shaft 41 of the machine, The detent pin 8 is engaged with the engaging recess 44 of the U-shaped detent block 43 which is fixedly protruded from the front end face of the cylindrical housing 40, and the cylindrical housing 1 is supported in a detent state with respect to the machine body 40. At the same time, the sliding cylinder 9 abuts against the front end of the block 43 and is moved toward the arm 5 against the spring 10, and the locking claw 11 at the rear end is detached from the groove 22 and is inserted into the notch 23. It is designed to engage. As a result, the input shaft 17 becomes rotatable with respect to the cylindrical housing 1, and the holding shaft 12 becomes rotatable by the machine main shaft 41 via the input shaft 17.

【0013】25は高速スピンドルで、保持軸12の前
端から後端に向けて穿設した軸方向へ延びる中空孔26
内に嵌入し、軸受27,28および29を介して回転自
在に軸支されている。該高速スピンドル25の前端突出
部には工具ホルダ30が装着され、後端部にはトラクシ
ョンドライブ機構の太陽ローラを構成するローラ軸部3
1が連設されている。一方、保持軸12の中間部分には
その外周面から中心部へ向けて半径方向へ延び、かつ中
空孔26に連通する3つの横孔32が穿設されている。
該横孔32は後述するトラクションドライブ機構の遊星
ローラ33を収容するために設けられるもので、図示の
実施例では、第2図に示すように、周方向へ120度ず
つ位相を異にして放射状に配設されている。
A high-speed spindle 25 is a hollow hole 26 extending from the front end to the rear end of the holding shaft 12 and extending in the axial direction.
And is rotatably supported via bearings 27, 28 and 29. A tool holder 30 is mounted on a front end protruding portion of the high-speed spindle 25, and a roller shaft portion 3 constituting a sun roller of a traction drive mechanism is mounted on a rear end portion thereof.
1 are connected in series. On the other hand, three lateral holes 32 extending in the radial direction from the outer peripheral surface toward the center portion of the holding shaft 12 and communicating with the hollow hole 26 are formed in an intermediate portion of the holding shaft 12.
The lateral hole 32 is provided for accommodating a planetary roller 33 of a traction drive mechanism which will be described later. In the illustrated embodiment, as shown in FIG. It is arranged in.

【0014】33はトラクションドライブ機構の遊星ロ
ーラで、3つの遊星ローラ33が外輪2と太陽ローラ3
1との間において周方向へ120度ずつ位相を異にして
配設され、かつ外輪2の内周面とローラ軸部31の外周
面に摺接してトラクションドライブ機構が構成される。
各遊星ローラ33は、横孔32に個別的に離隔して収容
され、かつ保持軸12に嵌装してその軸線と平行に配置
された支持ピン34にニードル軸受35を介して回転自
在に軸支されている。なお、支持ピン34は、保持軸1
2の横孔32に対して保持軸12の後端テーパ軸部12
b側から植設されている。
Numeral 33 denotes a planetary roller of a traction drive mechanism. Three planetary rollers 33 are composed of the outer ring 2 and the sun roller 3.
The traction drive mechanism is arranged so as to have a phase difference of 120 degrees in the circumferential direction between the outer ring 2 and the outer peripheral surface of the roller shaft portion 31.
Each of the planetary rollers 33 is rotatably supported via a needle bearing 35 on a support pin 34 which is housed on the holding shaft 12 and is arranged in parallel with the axis of the holding shaft 12. Supported. Note that the support pin 34 is
The rear end tapered shaft portion 12 of the holding shaft 12 is
Planted from the b side.

【0015】36は外輪2の内周面に設けた潤滑剤を貯
留する環状溝である。
Reference numeral 36 denotes an annular groove provided on the inner peripheral surface of the outer ring 2 for storing a lubricant.

【0016】上記構成において、保持軸12が入力軸1
7を介し機械主軸41に連動して回転すると、3つの遊
星ローラ33が太陽ローラとなるローラ軸部31の周り
に公転しながら自転し、各遊星ローラ33と太陽ローラ
31との接触面間に介在する潤滑油により形成される油
膜を介して太陽ローラ31に動力が伝達され、太陽ロー
ラ31を経て高速スピンドル25が高速回転せしめられ
る。したがって、高速スピンドル25先端のホルダ30
に取り付けた切削工具(図示せず)が高速回転する。
In the above configuration, the holding shaft 12 is connected to the input shaft 1.
7, the three planetary rollers 33 revolve around the roller shaft 31 serving as a sun roller while rotating, and between the contact surfaces between the planetary rollers 33 and the sun roller 31. Power is transmitted to the sun roller 31 via an oil film formed by intervening lubricating oil, and the high-speed spindle 25 is rotated at high speed via the sun roller 31. Therefore, the holder 30 at the tip of the high-speed spindle 25
The cutting tool (not shown) attached to the motor rotates at a high speed.

【0017】[0017]

【発明の効果】本発明の増速スピンドル装置は、増速手
段であるトラクションドライブ機構の主要部を構成する
高速スピンドル、ローラ軸部(太陽ローラ)及び遊星ロ
ーラを、入力軸に連設される保持軸に設けた中空孔およ
び該中空孔に連通する横孔内に組み込み、かつ、トラク
ションドライブ機構の外輪を筒状ハウジングに固定する
と共に、その軸方向両端にそれぞれ隣接配設された軸受
を介して前記保持軸を回転自在に支持する構成としてい
るので、前記入力軸に剛的に一体化された前記保持軸が
前記筒状ハウジングに対し、高精度に同軸度を維持しつ
つ支持されることになり、また、筒状ハウジングに内嵌
固定される外輪と前記保持軸との同軸度高精度に維持
できることになる。これにより、遊星ローラがスキュー
せずに済むなどトラクションドライブ機構の作動が正確
に行えるようになり、安定した高精度の高速回転が得ら
れるとともに、装置全体の剛性が大きくなることにより
大きなトルクの伝達が可能となる。したがって、前記高
速スピンドルに取り付けた工具の工作作業時におけるび
びりが少なく、高精度の加工が可能となる。
According to the speed increasing spindle device of the present invention, a high speed spindle, a roller shaft (sun roller), and a planetary roller, which constitute main parts of a traction drive mechanism as speed increasing means, are connected to an input shaft. It is installed in a hollow hole provided in the holding shaft and a lateral hole communicating with the hollow hole, and the outer ring of the traction drive mechanism is fixed to the cylindrical housing, and via bearings disposed adjacent to both ends in the axial direction thereof. Since the holding shaft is rotatably supported by the holding shaft, the holding shaft rigidly integrated with the input shaft is
The cylindrical housing is supported with high accuracy while maintaining coaxiality.
Concentricity of the outer ring is fixed and said holding shaft also becomes possible to maintain high precision. As a result, the traction drive mechanism can be operated accurately, for example, the skew of the planetary rollers does not need to be achieved, and stable high-speed rotation can be obtained at the same time, and the large rigidity of the entire device increases the transmission of a large torque. Becomes possible. Therefore, the tool attached to the high-speed spindle has little chatter at the time of machining work, and high-precision machining can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る増速スピンドル装置の縦断正面図
である。
FIG. 1 is a vertical sectional front view of a speed increasing spindle device according to the present invention.

【図2】図1の2―2線に沿う断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line 2-2 of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 筒状ハウジング 2 外輪 4 回り止め手段 12 保持軸 13,14 軸受 17 入力軸 25 高速スピンドル 26 中空孔 30 工具ホルダ 31 ローラ軸部(太陽ローラ) 32 横孔 33 遊星ローラ 34 支持ピン 40 機械本体 41 機械主軸 43 回り止めブロック DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cylindrical housing 2 Outer ring 4 Non-rotating means 12 Holding shaft 13, 14 Bearing 17 Input shaft 25 High-speed spindle 26 Hollow hole 30 Tool holder 31 Roller shaft (sun roller) 32 Side hole 33 Planetary roller 34 Support pin 40 Machine body 41 Machine spindle 43 Non-rotating block

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23Q 5/04 520 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) B23Q 5/04 520

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 機械本体に対する回り止め手段を備えた
筒状ハウジング内に、トラクションドライブ機構の外輪
が固定されると共に、入力軸に連設された保持軸が前記
外輪の軸方向両端にそれぞれ隣接配設された軸受を介し
て回転自在に支持され、 前記保持軸の前端から軸方向へ延びる中空孔内に高速ス
ピンドルが嵌入して回転自在に支持され、該高速スピン
ドル前端突出部に工具把持手段が設けられると共に、後
端にトラクションドライブ機構の太陽ローラを構成する
ローラ軸部が連設され、 前記保持軸の中間部分に放射状に配設して前記中空孔に
連通する少なくとも3つの横孔が穿設され、前記保持軸
から前記横孔内に臨むように配置された支持ピンを介し
て前記横孔内に回転自在に支持された中空状の遊星ロー
ラが、前記外輪の内周面と前記ローラ軸部に摺接してト
ラクションドライブ機構を構成している、ことを特徴と
する増速スピンドル装置。
An outer ring of a traction drive mechanism is fixed in a cylindrical housing provided with a rotation preventing means for a machine body, and holding shafts connected to an input shaft are respectively adjacent to both axial ends of the outer ring. A high-speed spindle is rotatably supported via an arranged bearing, and is rotatably supported by a high-speed spindle fitted into a hollow hole extending in the axial direction from the front end of the holding shaft. And a roller shaft portion that constitutes a sun roller of the traction drive mechanism is continuously provided at a rear end of the traction drive mechanism. At least three lateral holes radially arranged at an intermediate portion of the holding shaft and communicating with the hollow hole are provided. A hollow planetary roller, which is bored and is rotatably supported in the lateral hole via a support pin disposed so as to face the lateral hole from the holding shaft, has an inner peripheral surface of the outer ring. Constitute a traction drive mechanism in sliding contact with the said roller shaft, a speed increasing spindle device, characterized in that.
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