JP5138213B2 - Spindle device and multi-task machine tool provided with the same - Google Patents

Spindle device and multi-task machine tool provided with the same Download PDF

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Description

本発明は、主軸装置及びそれを備えた複合加工工作機械に関し、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複合加工工作機械に関する。   The present invention relates to a spindle device and a multi-tasking machine tool including the same, and more particularly to a main spindle device attached to a main spindle head of a portal machining center and a multi-tasking machine tool including the same.

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Ｚ軸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主軸が旋回可能に取り付けられる。   In the portal machining center, a saddle is attached to a cross rail supported by two columns, a spindle head is attached to an end of a ram that moves in the Z-axis direction with respect to the saddle, and two spindle heads The main shaft is pivotally attached to the support arm via a bracket.

この種の主軸にはモータビルトイン式のものが使用されており、このモータを駆動するための動力線やセンサ等の信号線が、中継コネクタを設けて接続されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−１２９６１１号公報（第１図） A motor built-in type is used for this type of main shaft, and a power line for driving the motor and a signal line such as a sensor are connected by providing a relay connector (for example, , See Patent Document 1).
JP 2006-129611 A (FIG. 1)

ところで、特許文献１に記載の工作機械では、アタッチメントが主軸頭の旋回割出軸に取り付けられており、中継コネクタがアタッチメントと旋回割出軸との間の接続部に設けられている。このため、例えば、メンテナンスのために主軸をアタッチメントから取り外す場合、動力線や信号線を中継コネクタによって切り離すためにアタッチメントと旋回割出軸とを分解する必要があり、メンテナンスに時間がかかる。メンテナンス中は、機械を止める必要があるため、ダウンタイムが増大し、生産性が低下する問題がある。   By the way, in the machine tool described in Patent Document 1, the attachment is attached to the turning index shaft of the spindle head, and the relay connector is provided at the connection portion between the attachment and the turning index shaft. For this reason, for example, when the main shaft is removed from the attachment for maintenance, it is necessary to disassemble the attachment and the turning index shaft in order to disconnect the power line and the signal line by the relay connector, which requires time for maintenance. During maintenance, it is necessary to stop the machine, which increases downtime and decreases productivity.

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、主軸の交換が極めて短時間で行なえ、メンテナンス時のダウンタイムが短く生産性の高い主軸装置及び複合加工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 problems, and an object of the present invention is to provide a spindle device and a multi-tasking machine tool that can exchange a spindle in a very short time, have a short downtime during maintenance, and have high productivity. There is to do.

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 支持アームに対し旋回可能に取り付けられると共にその旋回軸に対して略垂直な筒部を有するブラケットと、
該ブラケットの筒部に挿脱可能に取り付けられると共に一端側に工具が取り付け可能な主軸と、
前記主軸から延出して前記ブラケットを介して前記支持アーム側に配索される配線と、
を備える主軸装置であって、
前記ブラケットは、側面に開口する溝部であってカバーによって前記開口が覆われた溝部を有し、
前記主軸から延出された配線を脱着するためのジョイント部品が、前記主軸の前記配線の延出部分から所定の長さ離れた位置において前記ブラケットにおける前記溝部内に収容されていることを特徴とする主軸装置。
（２） （１）に記載の主軸装置を備えたことを特徴とする複合加工工作機械。 The above object of the present invention can be achieved by the following constitution.
A bracket having a substantially vertical cylindrical portion with respect to (1) pivotally mounted against the support arm Rutotomoni its pivot axis,
A main shaft that is attachable a tool at one end with mounted detachably on the cylindrical portion of the bracket,
Wiring extending from the main shaft and routed to the support arm via the bracket;
A spindle device comprising:
The bracket has a groove portion that is open on a side surface and the opening is covered by a cover,
The joint component for detaching the wiring extending from the main shaft is accommodated in the groove portion of the bracket at a position away from the extended portion of the wiring of the main shaft by a predetermined length. Spindle device to do.
( 2 ) A multi-task machine tool comprising the spindle device according to ( 1 ).

本発明によれば、主軸から延出された配線を脱着するためのジョイント部品が、主軸の配線の延出部分から所定の長さ離れた位置においてブラケットの溝部内に収容されているので、主軸をブラケットから取り外す場合に、配線はブラケットを支持アームに取り付けた状態のまま、ジョイント部品によって切り離すことができる。また、主軸をブラケットに組み付ける場合にも、配線はブラケットを支持アームに取り付けた状態のまま、ジョイント部品によって接続することができ、主軸の交換が極めて短時間で行なえ、メンテナンス時のダウンタイムが短く生産性の高いものとなる。 According to the present invention, the joint component for detaching the wiring extended from the main shaft is accommodated in the groove portion of the bracket at a position away from the extended portion of the main shaft wiring by the main shaft. When the cable is removed from the bracket, the wiring can be disconnected by the joint component while the bracket is attached to the support arm. Also, when assembling the spindle to the bracket, the wiring can be connected with joint parts while the bracket is attached to the support arm, so that the spindle can be replaced in a very short time, and the downtime during maintenance is short. Productivity will be high.

また、ジョイント部品はカバーによって覆われるブラケット本体の溝部内に収容されているので、主軸をブラケットから取り外す場合に、ジョイント部品を主軸と共にブラケットから容易に引き出すことができ、また、ジョイント部品がブラケット内の他の部品と干渉することを防止することができる。   In addition, since the joint part is housed in the groove of the bracket body covered by the cover, when the main shaft is removed from the bracket, the joint part can be easily pulled out from the bracket together with the main shaft. Interference with other components can be prevented.

以下、本発明に係る主軸装置及び複合加工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 machine and a portal machining center as a combined machining 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２０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。   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 raised and lowered in the Z-axis direction. The spindle device 20 of the present invention can be rotationally indexed around the Y-axis and the Z-axis at the lower end of the ram 7. A spindle head 8 to be held is mounted.

図２及び図３に示すように、主軸ヘッド８には、主軸装置２０のブラケット２１を挟むように一対の支持アーム９が設けられており、支持アーム９の内部には、ブラケット２１の両側面に固定された一対の旋回シャフト１０が複数の軸受１１を介して回転可能に収容されている。また、一方の旋回シャフト１０にはモータ１２が配置されており、これにより、主軸装置２０は一対の支持アーム９にＹ軸（旋回軸Ａ）回りに旋回可能に取り付けられる。なお、主軸装置２０の旋回駆動は、旋回シャフト１０まわりにモータ１２を配置する代わりに、旋回シャフト１０をギア駆動するものであってもよい。   As shown in FIGS. 2 and 3, the spindle head 8 is provided with a pair of support arms 9 so as to sandwich the bracket 21 of the spindle device 20, and both sides of the bracket 21 are provided inside the support arm 9. A pair of revolving shafts 10 fixed to each other are rotatably accommodated via a plurality of bearings 11. In addition, a motor 12 is disposed on one of the turning shafts 10, whereby the spindle device 20 is attached to the pair of support arms 9 so as to be rotatable about the Y axis (the turning axis A). Note that the turning drive of the spindle device 20 may be such that the turning shaft 10 is gear driven instead of arranging the motor 12 around the turning shaft 10.

図４に示すように、主軸装置２０のブラケット２１は、旋回シャフト１０がＹ軸方向の両側面に固定され、Ｘ軸方向（旋回軸に対して略垂直）に貫通する筒部２２を有するブラケット本体２３と、ブラケット本体２３のＺ軸方向の両側面に固定される一対の平板カバー２４と、ブラケット本体２３の後端面に固定される後蓋２５と、を備える。そして、このブラケット本体２３の筒部２２には、一端側である先端側に工具Ｗが取り付けられる主軸３０が挿脱可能に取り付けられている。なお、図４中、符号２３ａは、旋回シャフト１０を取り付けるためのボルト孔である。   As shown in FIG. 4, the bracket 21 of the spindle device 20 has a cylindrical portion 22 in which the turning shaft 10 is fixed to both side surfaces in the Y-axis direction and penetrates in the X-axis direction (substantially perpendicular to the turning axis). A main body 23, a pair of flat plate covers 24 fixed to both side surfaces of the bracket main body 23 in the Z-axis direction, and a rear lid 25 fixed to the rear end surface of the bracket main body 23 are provided. And the main axis | shaft 30 to which the tool W is attached to the front-end | tip side which is one end side is attached to the cylinder part 22 of this bracket main body 23 so that insertion or removal is possible. In FIG. 4, reference numeral 23 a is a bolt hole for attaching the turning shaft 10.

また、主軸３０では、内蔵された図示しないモータの駆動により、工具Ｗを備える回転部３１がハウジング３２に対して図示しない軸受を介して回転自在に支持される。なお、主軸３０は、モータビルトイン式の公知のものが適用可能である。この主軸３０は、ハウジング３２に設けられたフランジ部３２ａをブラケット本体２３の先端面にボルト締結することで、ブラケット２１に固定されている。このため、主軸３０は、複数のボルト３３を外すことで、ブラケット２１から先端側に抜き取られる。   Further, in the main shaft 30, the rotating part 31 including the tool W is rotatably supported with respect to the housing 32 via a bearing (not shown) by driving a built-in motor (not shown). The spindle 30 can be a known motor built-in type. The main shaft 30 is fixed to the bracket 21 by bolting a flange portion 32 a provided on the housing 32 to the front end surface of the bracket body 23. For this reason, the main shaft 30 is pulled out from the bracket 21 to the front end side by removing the plurality of bolts 33.

主軸３０の他端側であるハウジング３２の後端部は小径に形成されており、モータのステータに動力を伝送する配線である動力線４１と、主軸３０に設けられたセンサの配線である信号線４２がブラケット本体２３の筒部２２と干渉しないように後方へ延出される。なお、本実施形態では、センサとして、回転部３１の回転速度を検出するエンコーダや、クランプ用ピストンの位置を検出する位置検出センサ、工具の有無を検出する工具検出センサが設けられている。   The rear end portion of the housing 32 which is the other end side of the main shaft 30 is formed with a small diameter, and a power line 41 which is a wiring for transmitting power to the stator of the motor and a signal which is a wiring of a sensor provided on the main shaft 30. The line 42 extends rearward so as not to interfere with the cylindrical portion 22 of the bracket body 23. In the present embodiment, an encoder that detects the rotational speed of the rotating unit 31, a position detection sensor that detects the position of the clamping piston, and a tool detection sensor that detects the presence or absence of a tool are provided as sensors.

ハウジング３２から後蓋２５内に導出された動力線４１は、ブラケット本体２３に形成された第１空間Ｓ１に配索されており、一方、後蓋２５内の各信号線４２は、ブラケット本体２３の筒部２２の中心軸Ｂに対して第１空間Ｓ１と略対称位置に形成された第２空間Ｓ２に配索されている。 Power lines 41 are led out to the rear lid 25 from the housing 32 is routed in the first space S 1 formed in the bracket body 23, while each signal line 42 of the rear cover 25 is bracket body It is routed to the second space S 2 formed in the first space S 1 and the substantially symmetrical positions with respect to 23 of the center axis B of the cylindrical portion 22.

第１及び第２空間Ｓ１，Ｓ２は、互いに略同形状に形成されており、図４及び図５に示すように、ブラケット本体２３には、ブラケット本体２３の旋回軸Ａと筒部２２の中心軸Ｂに垂直な（Ｚ軸方向の）両側面上に形成される溝部７０と、ブラケット本体２３の後端面から溝部７０に貫通する開口孔７１と、溝部７０の底面から旋回シャフト１０が取り付けられる各取付面に開口し、且つ、部分的に筒部２２の内周面に開口した傾斜孔７２と、がそれぞれ形成されている。また、溝部７０の周囲には、図示しないＯリングが装着されるリング溝７３が形成されており、それぞれ一対の平板カバー２４をブラケット本体２３に固定することで、溝部７０の側面開口は密封される。 The first and second spaces S 1 and S 2 are formed in substantially the same shape as each other. As shown in FIGS. 4 and 5, the bracket body 23 includes a pivot axis A and a cylindrical portion 22 of the bracket body 23. The groove portion 70 formed on both side surfaces perpendicular to the central axis B (in the Z-axis direction), the opening hole 71 penetrating from the rear end surface of the bracket body 23 to the groove portion 70, and the turning shaft 10 from the bottom surface of the groove portion 70 An inclined hole 72 that is open to each mounting surface to be attached and partially opened to the inner peripheral surface of the cylindrical portion 22 is formed. Further, a ring groove 73 in which an O-ring (not shown) is mounted is formed around the groove portion 70, and the side opening of the groove portion 70 is sealed by fixing the pair of flat plate covers 24 to the bracket body 23. The

また、このように形成された第１及び第２空間Ｓ１，Ｓ２内を配索されて各取付面から導出された動力線４１と信号線４２は、それぞれ一対の旋回シャフト１０に形成された円筒面１０ａから取り出され、主軸ヘッド側へ導かれる（図３参照）。また、図４に示すように、動力線４１及び信号線４２は、それぞれ圧着端子やコネクタ等のジョイント部品７４によって途中接続されている。ジョイント部品７４は、ハウジング３２の外面から延出する配線４１，４２の延出部分から所定の長さ離れた位置に設けられており、ジョイント部品７４は溝部７０内に収容される。また、ブラケット本体２３の開口孔７１は、配線４１，４２及びジョイント部品７４が十分に通過できる大きさに形成されている。 Further, the power line 41 and the signal line 42 that are routed in the first and second spaces S 1 and S 2 formed in this way and are led out from the respective mounting surfaces are formed in the pair of turning shafts 10, respectively. The cylindrical surface 10a is taken out and guided to the spindle head side (see FIG. 3). Further, as shown in FIG. 4, the power line 41 and the signal line 42 are connected in the middle by joint parts 74 such as crimp terminals and connectors, respectively. The joint component 74 is provided at a position away from the extending portion of the wirings 41 and 42 extending from the outer surface of the housing 32 by a predetermined length, and the joint component 74 is accommodated in the groove portion 70. Moreover, the opening hole 71 of the bracket main body 23 is formed in a size that allows the wires 41 and 42 and the joint component 74 to sufficiently pass therethrough.

このため、主軸３０をブラケット２１から取り外す際には、平板カバー２４を取り外して溝部７０内に収容されたジョイント部品７４を脱着することで配線４１，４２を分断する。そして、主軸３０をブラケット２１から引き出すことに伴って、分断された主軸側の配線４１，４２及びジョイント部品７４は開口孔７１を通過してブラケット２１から取り出される。従って、これらの配線４１，４２はジョイント部品７４を脱着することで分断され、ブラケット本体２３を支持アーム９に連結した状態のまま、これら配線４１，４２の脱着が可能となる。   For this reason, when removing the main shaft 30 from the bracket 21, the wires 41 and 42 are separated by removing the flat plate cover 24 and detaching the joint parts 74 accommodated in the groove 70. As the main shaft 30 is pulled out from the bracket 21, the divided main shaft-side wires 41 and 42 and the joint component 74 pass through the opening hole 71 and are taken out from the bracket 21. Accordingly, the wires 41 and 42 are separated by attaching and detaching the joint component 74, and the wires 41 and 42 can be attached and detached while the bracket body 23 is connected to the support arm 9.

なお、図５（ｂ）に示すように、動力線４１が取り出される位相と第１空間Ｓ１の開口孔７１の位相は近づけて配置されており、また、信号線４２が取り出される位相と第２空間Ｓ２の開口孔７１の位相も互いに極力近付けて配置されている。このため、これら電線４１，４２が後蓋２５内で干渉することが防止され、電線の取り回しをより容易にすることができる。 Incidentally, as shown in FIG. 5 (b), the phase and the phase of the first space S 1 of the openings 71 in which the power line 41 is taken out are located close, and the phase of the signal line 42 is taken out and the phase of the second space S 2 of the opening hole 71 are also located close as possible to each other. For this reason, it is prevented that these electric wires 41 and 42 interfere in the back cover 25, and can handle an electric wire more easily.

従って、本実施形態の主軸装置２０によれば、主軸３０から延出してブラケット２１を介して支持アーム側に配索される配線４１，４２が設けられ、ブラケット２１内には、配線４１，４２の延出部分から所定の長さ離れた位置に設けられたジョイント部品７４が収容されているので、主軸３０をブラケット２１から取り外す場合に、配線４１，４２はブラケット本体２３を支持アーム９に取り付けた状態のまま、ジョイント部品７４によって切り離すことができる。また、主軸３０をブラケット２１に組み付ける場合にも、配線４１，４２はブラケット本体２３を支持アーム９に取り付けた状態のまま、ジョイント部品７４によって接続することができ、ブラケット本体２３を支持アーム９から取り外すことなく主軸３０の交換を極めて短時間で行なうことができる。   Therefore, according to the spindle device 20 of the present embodiment, the wirings 41 and 42 that extend from the spindle 30 and are routed to the support arm side via the bracket 21 are provided, and the wirings 41 and 42 are provided in the bracket 21. Since the joint part 74 provided at a position separated from the extending portion by a predetermined length is accommodated, when removing the main shaft 30 from the bracket 21, the wires 41 and 42 attach the bracket body 23 to the support arm 9. It can be cut off by the joint component 74 while remaining in the state. Even when the main shaft 30 is assembled to the bracket 21, the wires 41 and 42 can be connected by the joint component 74 while the bracket body 23 is attached to the support arm 9, and the bracket body 23 can be connected to the support arm 9. The spindle 30 can be replaced in a very short time without being removed.

また、ジョイント部品７４は平板カバー２４によって覆われるブラケット本体２３の溝部７０内に収容されているので、主軸３０をブラケット２１から取り外す場合に、ジョイント部品７４を主軸３０と共にブラケット２１から容易に引き出すことができ、また、ジョイント部品７４がブラケット２１内の他の部品と干渉することを防止することができる。   Further, since the joint component 74 is accommodated in the groove portion 70 of the bracket body 23 covered with the flat plate cover 24, when the main shaft 30 is removed from the bracket 21, the joint component 74 can be easily pulled out from the bracket 21 together with the main shaft 30. In addition, the joint part 74 can be prevented from interfering with other parts in the bracket 21.

尚、本発明は、前述した各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。
本実施形態では、ジョイント部品７４を溝部７０内に収容しており、平板カバー２４を取り外してジョイント部品７４を脱着してから主軸３０をブラケット２１から取り外しているが、ジョイント部品７４は主軸３０をブラケット２１から引き出すと共に筒部２２から引き出されるような位置（例えば、後蓋２５内）に収容されてもよい。
また、本実施形態では、主軸装置２０は、主軸ヘッド８の一対の支持アーム９によって旋回可能に支持されているが、一本の支持アームによって片持ち支持される構成であってもよい。 In addition, this invention is not limited to each embodiment mentioned above, A deformation | transformation, improvement, etc. are possible suitably.
In this embodiment, the joint component 74 is accommodated in the groove portion 70, and the main shaft 30 is removed from the bracket 21 after the flat plate cover 24 is removed and the joint component 74 is detached, but the joint component 74 removes the main shaft 30. You may accommodate in the position (for example, in the rear cover 25) where it pulls out from the bracket 21 while pulling out from the bracket 21.
In the present embodiment, the spindle device 20 is pivotally supported by the pair of support arms 9 of the spindle head 8, but may be configured to be cantilevered by a single support arm.

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. 図１の主軸ヘッドを示す要部斜視図である。It is a principal part perspective view which shows the spindle head of FIG. 主軸ヘッドを示す正面図である。It is a front view which shows a spindle head. 主軸装置の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of a spindle device. （ａ）は、ブラケット本体の上面図で、（ｂ）は、その背面図で、（ｃ）は、（ｂ）のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。(A) is a top view of a bracket main body, (b) is the back view, (c) is sectional drawing along the VV line of (b).

符号の説明Explanation of symbols

１ 門形マシニングセンタ（複合加工工作機械）
２０ 主軸装置
２１ ブラケット
２２ 筒部
２３ ブラケット本体
２４ 平板カバー
２５ 後蓋
３０ 主軸
４１ 動力線（配線）
４２ 信号線（配線）
７０ 溝部
７１ 開口孔
７２ 傾斜孔
７４ ジョイント部品
Ｓ１ 第１空間
Ｓ２ 第２空間 1 Portal machining center (multi-task machine tool)
20 Spindle Device 21 Bracket 22 Tube 23 Bracket Main Body 24 Flat Plate Cover 25 Rear Cover 30 Spindle 41 Power Line (Wiring)
42 Signal lines (wiring)
70 groove portion 71 opening hole 72 inclined hole 74 joint part S 1 first space S 2 second space

Claims (2)

支持アームに対し旋回可能に取り付けられると共にその旋回軸に対して略垂直な筒部を有するブラケットと、
該ブラケットの筒部に挿脱可能に取り付けられると共に一端側に工具が取り付け可能な主軸と、
前記主軸から延出して前記ブラケットを介して前記支持アーム側に配索される配線と、
を備える主軸装置であって、
前記ブラケットは、側面に開口する溝部であってカバーによって前記開口が覆われた溝部を有し、
前記主軸から延出された配線を脱着するためのジョイント部品が、前記主軸の前記配線の延出部分から所定の長さ離れた位置において前記ブラケットにおける前記溝部内に収容されていることを特徴とする主軸装置。 A bracket having a substantially vertical cylindrical portion with respect Rutotomoni its pivot axis pivotally mounted against the support arm,
A main shaft that is attachable a tool at one end with mounted detachably on the cylindrical portion of the bracket,
Wiring extending from the main shaft and routed to the support arm via the bracket;
A spindle device comprising:
The bracket has a groove portion that is open on a side surface and the opening is covered by a cover,
The joint component for detaching the wiring extending from the main shaft is accommodated in the groove portion of the bracket at a position away from the extended portion of the wiring of the main shaft by a predetermined length. Spindle device to do. 請求項１に記載の主軸装置を備えたことを特徴とする複合加工工作機械。 A multi-task machine tool comprising the spindle device according to claim 1 .
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