JP5283112B2 - 主軸装置 - Google Patents

Description

本発明は、主軸頭と、該主軸頭により回転自在に支持された主軸と、該主軸の端部に共に回転するよう装着された工具ホルダと、前記主軸に共に回転するよう挿入され、前記工具ホルダをクランプ・アンクランプするドローバーとを備えた工作機械の主軸装置に関する。

この種の主軸装置では、ワーク加工中に発生する切削粉の飛散を防止するために、例えば、特許文献１では、工具の周囲を囲むように切屑収納体を設けて切屑排出空間を形成し、該切屑収納体に吸引機構を接続して切削粉を吸引するようにしたものが提案されている。
特開平１０−４３９８８号公報

ところで、前記従来の主軸装置では、工具に装着された切屑収納体に吸引機構を接続する構造であることから、工具の自動交換ができないという問題がある。

ここで、本件出願人は、前記工具の自動交換を可能とするために、工具ホルダ及びドローバーに吸引孔を貫通させて形成し、該吸引孔を介して切削粉を吸引することを検討している。この吸引孔を形成する場合、主軸と共に工具ホルダ，ドローバーが回転することから、遠心力により切削粉が工具ホルダやドローバーの吸引孔内面に付着し、場合によっては堆積してしまうという問題が懸念される。

本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、工具の自動交換が可能であり、かつ主軸の回転に伴う遠心力により切削粉が堆積するのを防止できる主軸装置を提供することを課題としている。

請求項１の発明は、主軸頭と、該主軸頭により回転自在に支持された主軸と、該主軸の端部に共に回転するよう装着された工具ホルダと、前記主軸の軸芯に共に回転するよう挿入され、前記工具ホルダをクランプ・アンクランプするドローバーとを備えた主軸装置であって、前記工具ホルダ及びドローバーには、軸芯方向に貫通する貫通孔が形成され、該貫通孔には、加工中に発生する切削粉を吸引する吸引パイプが非回転状態に挿入され、該吸引パイプの前端部は前記工具ホルダの貫通孔の後端部に配置固定された摺接部材内に摺接可能に挿入されて該工具ホルダと軸線方向に重なっていることを特徴としている。

請求項２の発明は、請求項１に記載の主軸装置において、前記吸引パイプは、前記ドローバーをアンクランプ方向に駆動する駆動機構により非回転状態に支持されていることを特徴としている。

請求項１の発明に係る主軸装置によれば、工具ホルダ及びドローバーに形成された貫通孔に吸引パイプを非回転状態に挿入したので、吸引パイプにより吸引された切削粉に遠心力が作用にすることはなく、切削粉を堆積させることなくスムーズに吸引することができる。
また吸引パイプを貫通孔に装着された摺接部材により支持したので、回転するドローバーと非回転の吸引パイプとの間に生じる摩擦熱による影響を回避できる。

請求項２の発明では、吸引パイプを駆動機構により非回転状態に支持したので、新たな支持部材を設けることなく、既存の駆動機構を利用して吸引パイプを非回転状態に支持することができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１ないし図５は、本発明の一実施形態による主軸装置を説明するための図であり、図１は主軸装置のクランプ状態の断面図、図２は主軸のドローバー先端部分の断面図、図３はドローバー先端部分の拡大断面図、図４はドローバー後端部分の断面図、図５は主軸装置のアンクランプ状態の断面図である。

図において、１は立形マシニングセンタ又は横形マシニングセンタ等の工作機械に備えられた主軸装置を示している。該主軸装置１は、マグネシウム合金，合成樹脂，あるいはセラミック等に乾式切削による加工を施すものである。

この主軸装置１は、コラムに支持された主軸頭２と、該主軸頭２により回転自在に支持された主軸３と、該主軸３の先端部に装着され、該主軸３と共に回転する工具ホルダ４と、該工具ホルダ４を主軸３にクランプ又はアンクランプするクランプ機構５とを備えている。

前記主軸３は、軸芯に挿通孔３ａが形成された筒体からなり、軸方向両端部が軸受６，６を介して前記主軸頭２により回転自在に支持されている。

前記主軸頭２と主軸３との間には、該主軸３を回転駆動する主軸モータ７が配設されている。該主軸モータ７は、主軸頭２の内周面に固定されたステータ７ａと、主軸３の外周面に固定されたロータ７ｂとを対向させた構造を有する。

前記主軸３の挿通孔３ａの先端部には、テーパ孔３ｂが形成され、該テーパ孔３ｂに前記工具ホルダ４が嵌合固定されている。

前記工具ホルダ４は、刃具９と、該刃具９が取り付けられたホルダ本体１０とを有する。該ホルダ本体１０の軸芯には、装着孔１０ａが形成され、該装着孔１０ａに前記刃具９が装着されている。

前記クランプ機構５は、前記主軸３の挿通孔３ａ内に該主軸３と共に回転するよう挿入され、前記工具ホルダ４をクランプ又はアンクランプするドローバー１２と、該ドローバー１２をアンクランプ方向に移動させる駆動機構１３とを有する。

前記ドローバー１２は、係合筒体１４と、該係合筒体１４の後端部が結合されたドローバー本体１５とを有する。前記係合筒体１４は、前記テーパ孔３ｂの近傍に配置されたコレット１６内に挿入され、該コレット１６を前記ホルダ本体１０の後端部に形成された係合段部１０ｂに係脱可能に係合させるよう構成されている。

前記コレット１６は、これの基部１６ａを中心に前端の爪部１６ｂを径方向に拡開可能に構成されている。

前記係合筒体１４の前端にはカム１４ａが形成されている。該カム１４ａは、前記爪部１６ｂの内面に摺接しており、クランプ位置にあるとき該爪部１６ｂを前記係合段部１０ｂに係合させ（図１，図２参照）、アンクランプ位置にあるとき前記爪部１６ｂの係合を解除する（図５参照）。

前記ドローバー本体１５と、主軸３の挿通孔３ａとの間には、ドローバー１２をクランプ方向に付勢する多数の皿ばね１７が介設されている。この皿ばね１７の付勢力により、係合筒体１４がクランプ方向（図１右方向）に移動すると、前記カム１４ａが爪部１６ｂを拡開させて係合段部１０ｂに係合させ、ホルダ本体１０を前記主軸３に嵌合固定させる。

前記駆動機構１３は、前記主軸頭２の後端部に固定された固定部材１８と、該固定部材１８により進退可能に支持された押圧部材１９と、該押圧部材１９に接続された油圧シリンダ２０とを有する。

前記油圧シリンダ２０により押圧部材１９が移動し、押圧プレート２１を介してドローバー１２を皿ばね１７の付勢力に抗してアンクランプ方向（図１左方向）に移動させ、前記カム１４ａが爪部１６ｂの係合を解除し、ホルダ本体１０と主軸３のテーパ孔３ｂとの嵌合が解除される（図５参照）。

前記ドローバー本体１５の後端部１５ｂは、前記固定部材１８の軸芯部に配置された支持部１８ａ内に挿入され、該支持部１８ａにより回転自在に支持されている。

前記係合筒体１４のカム１４ａ内には、連結パイプ２２が同軸をなすよう挿入されており、該連結パイプ２２は締結部材２３によりホルダ本体１０内に固定されている。該連結パイプ２２内の前部にはカラー部材２４が挿入されている。

前記工具ホルダ４及びドローバー１２の軸芯部には、軸方向に貫通する貫通孔ａが形成されている。この貫通孔ａは、前記刃具９に形成された第１貫通孔ａ１と、該第１貫通孔ａ１に続いて同軸をなすようホルダ本体１０に形成された第２貫通孔ａ２と、該第２貫通孔ａ２に続いて同軸をなすようドローバー１２に形成された第３貫通孔ａ３とを有する。

また前記ホルダ本体１０には、第２貫通孔ａ２に連通する複数の連通孔ａ４が形成されている。この各連通孔ａ４は、ホルダ本体１０の外周面に９０度角度ごとに、かつ半径方向に延びるよう形成されている。

そして前記ドローバー１２の第３貫通孔ａ３内には、該貫通孔ａ３との間に僅かな隙間ｔを設けて吸引パイプ２５が非回転状態に挿入されている。

該吸引パイプ２５は、ドローバー本体１５の後方から挿入され、前記カラー部材２４に僅かな隙間ｔ１を設けて対向している。このカラー部材２４，第１，第２貫通孔ａ１，ａ２は、前記吸引パイプ２５の内径と同じ径に設定されている。

前記吸引パイプ２５の後端部２５ｂは、ドローバー本体１５から後方に延び、前記支持部１８ａを貫通して後方に突出している。

前記吸引パイプ２５の後端部２５ｂには、吸引排出パイプ２６が同軸をなすよう配置されている。該吸引排出パイプ２６は、前記主軸頭２から外部に導出され、不図示の吸引装置に接続されている。

前記吸引パイプ２５と吸引排出パイプ２６とは、前記支持部１８にボルト締め固定されたシールジョイント２７により気密に接続され、これにより外部空気が吸引されるのを防止している。このようにして吸引パイプ２５及び吸引排出パイプ２６は、固定部材１８により非回転状態に支持されている。

前記吸引パイプ２５の前端部２５ａには、前記連結パイプ２２内に挿入固着された円筒状の摺接部材２８が摺接している。該摺接部材２８は、カーボン製のものであり、前記連結パイプ２２とカラー部材２４により軸方向移動不能に支持されている。

本実施形態によれば、工具ホルダ４及びドローバー１２の軸芯に貫通孔ａを形成し、該ドローバー１２の貫通孔ａ３内に吸引パイプ２５を非回転状態に挿入し、該吸引パイプ２５に吸引装置を接続したので、吸引パイプ２５により吸引された切削粉に主軸３の遠心力が作用にすることはなく、切削粉を堆積させることなくスムーズに吸引することができる。

また前記工具ホルダ４の刃具９及びホルダ本体１０の軸芯に貫通孔ａ１，ａ２２を形成するだけで済むので、自動工具交換装置による工具交換が可能である。

本実施形態では、前記吸引パイプ２５の後端部２５ｂを駆動機構１３の固定部材１８により非回転状態に支持したので、新たな支持部材を設けることなく、既存の駆動機構１３を利用して吸引パイプ２５を非回転状態に支持することができる。

本実施形態では、前記吸引パイプ２５の前端部２５ａを、連結パイプ２２内に固着された摺接部材２８により摺動自在に支持したので、ドローバー１２と吸引パイプ２５との間に生じる摩擦熱による影響を回避できる。

また前記摺接部材２８をカーボン製としたので、摩擦熱による吸引パイプ２５の磨耗を確実に防止できる。

本発明の一実施形態による主軸装置の断面図である。 前記主軸装置のドローバー先端部分の断面図である。 前記ドローバー先端部分の拡大断面図である。 前記ドローバー後端部分の断面図である。 前記ドローバーのアンクランプ状態の断面図である

符号の説明

１ 主軸装置
２ 主軸頭
３ 主軸
４ 工具ホルダ
１２ ドローバー
１３ 駆動機構
２５ 吸引パイプ
ａ 貫通孔

Claims (2)

1. 主軸頭と、該主軸頭により回転自在に支持された主軸と、該主軸の端部に共に回転するよう装着された工具ホルダと、前記主軸の軸芯に共に回転するよう挿入され、前記工具ホルダをクランプ・アンクランプするドローバーとを備えた主軸装置であって、
   前記工具ホルダ及びドローバーには、軸芯方向に貫通する貫通孔が形成され、
   該貫通孔には、加工中に発生する切削粉を吸引する吸引パイプが非回転状態に挿入され、
   該吸引パイプの前端部は、前記工具ホルダの貫通孔の後端部に配置固定された摺接部材内に摺接可能に挿入されて該工具ホルダと軸線方向に重なっている
   いることを特徴とする主軸装置。
2. 請求項１に記載の主軸装置において、
   前記吸引パイプは、前記ドローバーをアンクランプ方向に駆動する駆動機構により非回転状態に支持されていることを特徴とする主軸装置。

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