JP4994824B2

JP4994824B2 - 主軸装置

Info

Publication number: JP4994824B2
Application number: JP2006346606A
Authority: JP
Inventors: 辰浩吉村; 泰明兼村
Original assignee: Okuma Corp
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2006-12-22
Filing date: 2006-12-22
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2026-12-22
Also published as: JP2008155315A

Description

本発明は、工作機械に設けられる主軸装置に関する。

工作機械の主軸装置は、例えば特許文献１に示すように、ハウジング内に主軸を回転可能に軸支し、主軸の先端部に、工具ホルダをクランプ／アンクランプ可能なクランプ機構を内設し、主軸の軸心に、皿バネで付勢される後方位置ではクランプ機構をクランプ動作させ、油圧ピストン等によって押し出される前方位置でクランプ機構をアンクランプ動作させるドローバーを設けたものが知られている。また、主軸の内部には、切削部に切削液を供給する回路が形成されると共に、工具ホルダが挿入される先端面のシャンク穴内に圧縮空気を噴出させるエアブロー回路が形成されている。この圧縮空気は、クランプ機構がアンクランプした際に工具ホルダとシャンク穴との間に吹き出して切粉や切削液の侵入を防止するものである。

しかし、侵入した切粉によって工具ホルダとシャンク穴との間に隙間が生じ、この隙間に洩れた切削液がエアブロー回路中に逆流することがある。このため、逆流した切削液が軸受に侵入して焼き付き等の不具合の原因となったり、エアブロー回路に侵入した切削液がエアブローの際に工具取付面を汚染したりするおそれがある。そこで、特許文献２には、エアブロー回路が形成される主軸先端の内側リングに逆止弁を設けて切削液の逆流を防止するようにした構造が開示されている。

特開２００１−２７７０６２号公報特開２００１−３８５７２号公報

ところが、特許文献２の構造では、逆止弁が主軸先端の内側リングに設けられているので、主軸先端側の構造が複雑且つ大型化する。また、内側リングを有さず主軸先端側のスペースが小さい主軸装置に逆止弁を設けるのは困難となっている。

そこで、本発明は、主軸の構造を複雑且つ大型化させることなく、容易に切削液の逆流防止対策が施せる主軸装置を提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ハウジング内で回転可能に軸支される主軸の先端部に、先端面の取付孔に挿入された工具ホルダをクランプ／アンクランプ可能なクランプ機構を内設し、主軸の軸心に、軸方向への前後移動によってクランプ機構をクランプ／アンクランプ動作させるドローバーを備える一方、装置内部に、外部のエア供給手段からの圧縮空気を取付孔内に噴出させるエアブロー回路を、切削液の供給回路と別に形成して、ドローバーが、付勢手段によって常態ではクランプ機構をクランプ動作させる後退位置にあり、油圧機構のピストンの押圧によって前進することでクランプ機構をアンクランプ動作させると共に、ドローバーの後端部の流路がピストンに形成された流路と連通する主軸装置であって、エアブロー回路を形成する流路の一部をドローバーの後端部に設け、その後端部の流路内に、上流側への流体の逆流を防止する逆止弁を設けると共に、後端部の流路における逆止弁よりも上流側の部分に、後方へ行くに従ってドローバーの軸心から離れ、逆止弁を越えて侵入した切削液や異物を遠心力でエアブロー回路の外部へ排出可能な傾斜を付与したことを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、エアブロー回路内への切削液の逆流を効果的に防止することができる。特に、逆止弁がドローバーの後端部に配置されているので、主軸の構造を複雑且つ大型化させることなく、容易に切削液の逆流防止対策を施すことができる。
また、逆止弁を越えて侵入した切削液や異物を遠心力でエアブロー回路の外部へ容易に排出可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、工作機械としてのマシニングセンタに設けられる主軸装置の一例を示す断面図で、主軸装置１は、ハウジング２の中心に、サーボモータ３によって回転する主軸４を軸受５，５・・によって軸支してなる。主軸４の先端（図の左側）には、工具ホルダ２０の取付孔６が形成され、主軸４の軸心には、取付孔６内に挿入された工具ホルダ２０をクランプ／アンクランプ可能なクランプ機構としてのコレットチャック７が設けられている。

８は、主軸４の軸心で軸方向へ前後移動可能に設けられたドローバーで、このドローバー８は、付勢手段となる皿バネ９，９・・によって常態では同図の中心線上側に示す後退位置に付勢され、この後退位置で、コレットチャック７をクランプ動作させて工具ホルダ２０の後端を実線で示すように取付孔６内で引き込み保持する。一方、同図の中心線下側に示す如く、油圧機構によって後方のピストン１０に押圧されたドローバー８が前進すると、コレットチャック７をアンクランプ動作させて二点鎖線で示すように図示しない交換アーム等によって工具ホルダ２０の取り外しを許容する。

また、主軸装置１内には、外部の図示しないエア供給手段から供給された圧縮空気を、主軸４内を通して取付孔６内へ噴出させるエアブロー回路が形成されている。このエアブロー回路は、エア供給手段に接続され、ハウジング２の後端に形成される第１流路１１と、ピストン１０に形成される第２流路１２と、ドローバー８の後端面に固着されたリング状のプレート８ａに形成される一対の第３流路１３，１３と、ドローバー８の後端部に形成される一対の第４流路１４，１４と、第４流路１４と連通しドローバー８及び皿バネ９を収容する軸心空間１５と、その軸心空間１５と連通して主軸４の前方部に形成され、取付孔６に開口する第５流路１６とからなり、工具ホルダ２０のアンクランプ時に前進したピストン１０がプレート８ａに当接すると、軸心空間１５を含む各流路１１〜１６が連通して取付孔６内に圧縮空気が噴出されるものである。

そして、ここではドローバー８の後端部における第３流路１３と第４流路１４との間に、一対の逆止弁１７，１７が夫々設けられている。この逆止弁１７は、弁体となるボール１８をコイルバネ１９によって閉弁方向へ付勢する周知の構造で、流体が上流側へ逆流するのを防止するものである。
また、プレート８ａの第３流路１３は、逆止弁１７との連通位置から後方へ行くに従ってドローバー８の軸心から離れるように傾斜状に形成されている。これは、主軸４の回転時に生じる遠心力で第３流路１３内の流体を後面の開口へ導くようにしたものである。

以上の如く構成された主軸装置１は、工具の交換の際には、前述のようにピストン１０が前進してドローバー８を前進させ、コレットチャック７をアンクランプ動作させて工具ホルダ２０の保持を解除する。このとき、第１流路１１から第５流路１６まで連通したエアブロー回路によって圧縮空気が取付孔６内に噴出され、取付孔６内の切粉や切削液を外部へ排出して、工具ホルダ２０の取付面（取付孔６の内面）の清掃を行うことになる。

一方、清掃によって排除しきれなかったり、交換された工具ホルダ２０の端面に付着したりした切粉が取付面に残ることで、取付面と工具ホルダ２０との間に隙間が生じ、加工中に切削液が第５流路１６からエアブロー回路内に侵入するおそれがある。しかし、ここでは第３流路１３と第４流路１４との間に逆止弁１７が設けられているため、侵入した切削液が逆止弁１７より上流側に侵入することがない。また、仮に逆止弁１７を越えてプレート８ａ内の第３流路１３に侵入したとしても、主軸４の回転の際の遠心力によって第３流路１３内の切削液等がエアブロー回路の外部へ排出されることになる。

このように、上記形態の主軸装置１によれば、エアブロー回路を形成する第４流路１４をドローバー８の後端部に設け、その第４流路１４内に、上流側への流体の逆流を防止する逆止弁１７を設けたことで、エアブロー回路内への切削液の逆流を効果的に防止することができる。特に、逆止弁１７がドローバー８の後端部に配置されているので、主軸４の構造を複雑且つ大型化させることなく、容易に切削液の逆流防止対策を施すことができる。
また、逆止弁１７よりも上流側の第３流路１３に、後方へ行くに従ってドローバー８の軸心から離れる傾斜を付与したため、逆止弁１７を越えて侵入した切削液や異物を遠心力でエアブロー回路の外部へ容易に排出可能となっている。

なお、主軸装置の形態は上記内容に限らず、例えばエアブロー回路は、ドローバーを収容する軸心空間を利用せずに前端から後端まで独立した流路で形成する等、適宜変更可能である。
また、逆止弁よりも上流側に設ける流路（上記形態での第３流路１３）は、プレートがない場合はドローバーに直接形成してもよい。さらに、ドローバーとピストンとの位相がずれても確実にエアが供給されるように、ドローバー側の端面及び／又はピストンの端面に周方向の溝を形成することも考えられる。

主軸装置の軸方向の断面図である。

符号の説明

１・・主軸装置、２・・ハウジング、４・・主軸、５・・軸受、６・・取付孔、７・・コレットチャック、８・・ドローバー、８ａ・・プレート、１０・・ピストン、１１・・第１流路、１２・・第２流路、１３・・第３流路、１４・・第４流路、１５・・軸心空間、１６・・第５流路、１７・・逆止弁、１８・・ボール、１９・・コイルバネ、２０・・工具ホルダ。

Claims

ハウジング内で回転可能に軸支される主軸の先端部に、先端面の取付孔に挿入された工具ホルダをクランプ／アンクランプ可能なクランプ機構を内設し、前記主軸の軸心に、軸方向への前後移動によって前記クランプ機構をクランプ／アンクランプ動作させるドローバーを備える一方、装置内部に、外部のエア供給手段からの圧縮空気を前記取付孔内に噴出させるエアブロー回路を、切削液の供給回路と別に形成して、
前記ドローバーが、付勢手段によって常態では前記クランプ機構をクランプ動作させる後退位置にあり、油圧機構のピストンの押圧によって前進することで前記クランプ機構をアンクランプ動作させると共に、前記ドローバーの後端部の流路が前記ピストンに形成された流路と連通する主軸装置であって、
前記エアブロー回路を形成する流路の一部を前記ドローバーの後端部に設け、その後端部の流路内に、上流側への流体の逆流を防止する逆止弁を設けると共に、前記後端部の流路における前記逆止弁よりも上流側の部分に、後方へ行くに従って前記ドローバーの軸心から離れ、前記逆止弁を越えて侵入した切削液や異物を遠心力で前記エアブロー回路の外部へ排出可能な傾斜を付与したことを特徴とする主軸装置。