JP6572286B2

JP6572286B2 - モータおよび主軸保護構造

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Publication number: JP6572286B2
Application number: JP2017207084A
Authority: JP
Inventors: 中澤　康之; 康之中澤
Original assignee: FANUC Corp
Current assignee: FANUC Corp
Priority date: 2017-10-26
Filing date: 2017-10-26
Publication date: 2019-09-04
Anticipated expiration: 2037-10-26
Also published as: US10780542B2; DE102018008368A1; DE102018008368B4; CN208862681U; JP2019080456A; CN109713835A; CN109713835B; US20190126420A1

Description

本発明は、回転ジョイント支持構造が取り付けられるモータ、および、モータと回転ジョイント支持構造とを有する主軸保護構造に関する。

下記に示す特許文献１のように、従来は、主軸保護構造において、回転ジョイントを支持する回転ジョイント取付ハウジングの外周側面のうち、モータのロータ軸に一体的に取り付けられたフリンジャーと対向する部分に、複数の切り欠きを設けていた。これにより、フリンジャーで弾き飛ばされたクーラントを、回転ジョイント取付ハウジングの外部に排出することができる。

特許第３８０６３１２号公報

しかしながら、上記した特許文献１では、回転ジョイント取付ハウジングに複数の切り欠きを設ける必要があり、回転ジョイント取付ハウジングの構造が複雑化していた。そのため、回転ジョイントおよび回転ジョイント取付ハウジングを有する回転ジョイント支持構造の製造コストが高くなっていた。

そこで、本発明は、回転ジョイント支持構造の製造コストを抑えることができるモータおよび主軸保護構造を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、回転ジョイントを支持する回転ジョイント支持構造が取り付けられ、主軸を回転させるためのモータであって、モータハウジングと、前記主軸の軸方向に前記モータハウジングを貫通した中空状の回転軸と、前記回転ジョイント支持構造が取り付けられる側であって、前記モータハウジングの外側で、前記回転軸に一体的に取り付けられたフリンジャーと、前記モータハウジングに設けられ、前記フリンジャーの周囲を囲むように前記回転軸の軸方向に突出した周壁部と、を備え、前記周壁部は、前記周壁部の側面に前記周壁部の内周面と外周面とを連通するように複数の切欠け部が形成されることで、前記回転軸の軸方向に沿って突出した複数の突出部と、複数の前記突出部の先端に設けられた環状の天板部とから構成される。

本発明の第２の態様は、主軸を回転させるモータと、回転ジョイントを支持する回転ジョイント支持構造とを有する主軸保護構造であって、前記モータは、モータハウジングと、前記主軸の軸方向に前記モータハウジングを貫通した中空状の回転軸と、前記回転ジョイント支持構造が取り付けられる側であって、前記モータハウジングの外側で、前記回転軸に一体的に取り付けられたフリンジャーと、前記モータハウジングに設けられ、前記フリンジャーの周囲を囲むように、前記回転軸の軸方向に突出した周壁部と、を備え、前記周壁部は、前記周壁部の側面に前記周壁部の内周面と外周面とを連通するように複数の切欠け部が形成されることで、前記回転軸の軸方向に沿って突出した複数の突出部と、複数の前記突出部の先端に設けられた環状の天板部とから構成され、前記回転ジョイント支持構造は、貫通孔を有し、前記回転軸に取り付けられる回転側部材と、貫通孔を有し、前記回転側部材と対向するように設けられた固定側部材とを含む前記回転ジョイントと、前記回転ジョイントの前記回転側部材を少なくとも収容し、前記固定側部材を少なくとも支持する回転ジョイントハウジングと、を備え、前記回転ジョイントハウジングは、前記天板部に取り付けられる。

本発明によれば、回転ジョイント支持構造の製造コストを抑えることができる。

スピンドルスルークーラントにおける主軸保護構造を示す図である。モータの外観側面図である。回転ジョイント支持構造が取り付けられる側からみた場合のモータの外観背面図である。回転ジョイント支持構造が取り付けられたモータの外観側面図である。モータに取り付けられた回転ジョイント支持構造の一部断面図である。

本発明に係るモータおよび主軸保護構造について、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。

図１は、スピンドルスルークーラントにおける主軸保護構造１０を示す図である。主軸保護構造１０は、回転可能の保持された主軸１２と、モータ１４と、主軸１２とモータ１４の回転軸１６とを接続するカップリング１８と、回転ジョイント支持構造２０とを有する。主軸１２および回転軸１６の各々は、貫通孔１２ａ、１６ａが形成された中空状となっており、貫通孔１２ａ、１６ａは連通している。回転ジョイント支持構造２０は、主軸１２がある側とは反対側でモータ１４に取り付けられる。回転ジョイント支持構造２０からモータ１４の回転軸１６の貫通孔１６ａにクーラントが供給される。これにより、回転軸１６の貫通孔１６ａに供給されたクーラントが、主軸１２の貫通孔１２ａを通り、主軸１２の先端に取り付けられた工具ＴＯから噴射する。なお、以下の説明においては、図１に示した矢印にしたがって、上下の方向を説明する。

次に、図２、図３を用いて、モータ１４の具体的な構成を説明する。図２は、モータ１４の外観側面図、図３は、回転ジョイント支持構造２０が取り付けられる側（上側）からみたモータ１４の外観背面図である。モータ１４は、モータハウジング２２と、主軸１２の軸方向にモータハウジング２２を貫通した回転軸１６とを有する。

回転軸１６には、円板状のフリンジャー２４が一体的に取り付けられている。フリンジャー２４は、回転ジョイント支持構造２０が取り付けられる側であって、モータハウジング２２の外側で、回転軸１６に取り付けられている。つまり、フリンジャー２４は、モータハウジング２２の上側で回転軸１６に取り付けられている。フリンジャー２４は、回転軸１６と一緒に回転する。

このフリンジャー２４の上側の面には、回転軸１６の軸方向に沿って複数の穴２４ａが形成されている（図５も参照）。複数の穴２４ａは、フリンジャー２４の周方向に沿って配置されている。複数の穴２４ａは、フリンジャー２４と同心円上に且つ等間隔で配置されていることが好ましい。

この複数の穴２４ａを設けることによって、回転軸１６の回転バランスに影響が出ることを防止することができる。つまり、回転軸１６および回転軸１６と一緒に回転する部材の重心位置と、回転軸１６の回転中心位置とがずれると、回転軸１６の回転がアンバランスとなる。そのため、複数の穴２４ａのうち少なくとも１つに錘を詰めることで、回転軸１６および回転軸１６と一緒に回転する部材の重心位置を回転軸１６の回転中心位置に一致させることができる。なお、穴２４ａは、錘としてのネジが螺合するタップ穴であってもよい。

モータハウジング２２には、フリンジャー２４の周囲を囲むように主軸１２（回転軸１６）の軸方向に上方に突出した周壁部２６が設けられている。周壁部２６は、フリンジャー２４の全周を囲む環状形状を有する。したがって、モータ１４を上方からみた場合に、フリンジャー２４は、周壁部２６に遮られることなく露出している。これにより、フリンジャー２４の穴２４ａへの錘の挿入が簡単になる。

周壁部２６の側面には、周壁部２６の内部（内周面、内側）と外部（外周面、外側）とを連通するように複数の切欠け部２６ａが形成されている。この複数の切欠け部２６ａによって、周壁部２６は、回転軸１６の軸方向に上方に突出した複数の突出部２７ａと、複数の突出部２７ａの先端（上端）に設けられた環状の天板部２７ｂとから構成される。なお、図２、および、後述する図４、図５においては、突出部２７ａと天板部２７ｂとの区別を容易にするため、突出部２７ａと天板部２７ｂとの境界線を二点鎖線で表している。

図４は、回転ジョイント支持構造２０が取り付けられたモータ１４の外観側面図、図５は、モータ１４に取り付けられた回転ジョイント支持構造２０の一部断面図である。図５は、図３のＶ−Ｖ線矢視断面からみた図である。

回転ジョイント支持構造２０（回転ジョイント支持構造２０の回転ジョイントハウジング３０）が、周壁部２６の天板部２７ｂに着脱可能に取り付けられている。回転ジョイント支持構造２０（回転ジョイントハウジング３０）は、ボルトＢ１によって、天板部２７ｂの上面に取り付けられている。回転ジョイント支持構造２０（回転ジョイントハウジング３０）をモータ１４の周壁部２６の天板部２７ｂに取り付けることで、フリンジャー２４は、モータハウジング２２、周壁部２６、および、回転ジョイント支持構造２０（回転ジョイントハウジング３０）で形成された空間２８内に収納される。

回転ジョイント支持構造２０の回転ジョイント３２は、貫通孔３４ａを有し、回転軸１６に取り付けられた回転側部材３４と、回転軸１６の軸方向に沿って回転側部材３４と対向するように設けられた固定側部材３６とを有する。回転側部材３４は、回転軸１６の貫通孔１６ａの上端部に刻設されたネジに螺合されて、回転軸１６と一体に回転するように回転軸１６に固定されている。この回転軸１６の貫通孔１６ａと回転側部材３４の貫通孔３４ａとは連通している。固定側部材３６は、回転側部材３４と摺接するソケット部３７を有する。固定側部材３６の側面には、クーラント送給用の配管３８が接続されている。配管３８から供給されたクーラントは、固定側部材３６の貫通孔３６ａを通ってソケット部３７に至り、ソケット部３７に摺接する回転側部材３４の貫通孔３４ａを通って、回転軸１６の貫通孔１６ａに流れ込む。

回転ジョイントハウジング３０は、回転側部材３４を少なくとも収容し、且つ、固定側部材３６を少なくとも支持する。回転ジョイントハウジング３０は、外観が略円柱状の形状を有し、底壁３０ａがボルトＢ１を介して周壁部２６の天板部２７ｂに取り付けられている。回転ジョイントハウジング３０は、隔壁４０によって上下方向に２つの気室４２ａ、４２ｂに分割されている。

周壁部２６の天板部２７ｂには、回転ジョイントハウジング３０の底壁３０ａとインロー嵌合する嵌合部４４ａが形成され、回転ジョイントハウジング３０の底壁３０ａには、嵌合部４４ａと嵌合する凹部４４ｂが形成されている。これにより、回転ジョイント支持構造２０（回転ジョイントハウジング３０）のモータ１４（周壁部２６）への位置決めが容易になり、回転ジョイント支持構造２０（回転ジョイントハウジング３０）を簡単にモータ１４（周壁部２６）に取り付けることができる。このように、環状の天板部２７ｂを設け、天板部２７ｂに嵌合部４４ａを形成したので、嵌合部４４ａの形成が容易になる。

底壁３０ａには、周壁部２６（天板部２７ｂ）の内周面の内側で、フリンジャー２４に臨むように下方に突出した円形状の膨出部３０ａ１が形成されている。この膨出部３０ａ１の外周と周壁部２６の内周とを略一致させることで、周壁部２６と膨出部３０ａ１とによっても、回転ジョイント支持構造２０（回転ジョイントハウジング３０）のモータ１４（周壁部２６）への位置決めが容易になる。したがって、回転ジョイント支持構造２０（回転ジョイントハウジング３０）を簡単にモータ１４（周壁部２６）に取り付けることができる。

底壁３０ａは、中央部に回転軸１６の貫通を許容する貫通孔３１ａを有する。回転軸１６の先端（上端）は、貫通孔３１ａを通って回転ジョイントハウジング３０内の気室４２ｂまで延びている。隔壁４０は、回転側部材３４の貫通を許容する貫通孔４０ａを有する。回転軸１６に取り付けられた回転側部材３４は、貫通孔４０ａを通って回転ジョイントハウジング３０内の気室４２ａまで延びている。つまり、回転側部材３４は、気室４２ｂから気室４２ａに亘って設けられている。

回転ジョイントハウジング３０の上壁３０ｂは、中央部にソケット部３７の貫通を許容する貫通孔３１ｂを有する。固定側部材３６は、ソケット部３７が貫通孔３１ｂを通って気室４２ａ内に挿入されるように、回転ジョイントハウジング３０の上壁３０ｂの上面側に固着されている。これにより、気室４２ａ内には、回転側部材３４の先端部分と固定側部材３６のソケット部３７とが設けられている。

回転側部材３４とソケット部３７との間からクーラントが漏れる場合があるので、気室４２ａの側面にドレイン配管４６が接続されている。これにより、回転側部材３４とソケット部３７との間から漏れたクーラントを回転ジョイントハウジング３０の外に排出することができる。また、隔壁４０の貫通孔４０ａが設けられた周辺部分を緩やかに上方に突出させることで、漏れたクーラントを気室４２ａの外周に導いて、ドレイン配管４６からの排出を容易にしている。

隔壁４０の貫通孔４０ａには周溝４８が形成され、周溝４８から径方向外側に向かって延びる貫通孔５０が隔壁４０に形成されている。この貫通孔５０は、気室４２ａの側面に設けられたエアパージ配管５２と接続されている。このエアパージ配管５２を介して外部から圧縮空気を貫通孔５０および周溝４８に送り込むことによって、漏れたクーラントのドレイン配管４６からの排出を容易にすることができる。

気室４２ａでのクーラントの排出が間に合わず、気室４２ｂまでクーラントが侵入したときに対処するため、気室４２ｂの側面には、予備ドレイン配管５４が接続されている。

フリンジャー２４は、気室４２ｂでの排出が間に合わず、空間２８内まで侵入したクーラントが、モータ１４の内部に侵入することを防止する。フリンジャー２４は、モータ１４の回転軸１６と一緒に回転することで、遠心力によりクーラントを径方向外側に弾き飛ばす。周壁部２６には、複数の切欠け部２６ａが形成されているので、フリンジャー２４によって径方向外側に弾き飛ばされたクーラントは、切欠け部２６ａを通って外部に排出される。

このように、モータ１４の回転軸１６にフリンジャー２４を取り付けるとともに、モータハウジング２２に、複数の切欠け部２６ａが形成された周壁部２６を設けたので、回転ジョイントハウジング３０に切欠け部２６ａを設ける必要がない。したがって、回転ジョイントハウジング３０の構造が簡単になり、回転ジョイントハウジング３０の製造コストを抑えることができる。その結果、回転ジョイント支持構造２０の製造コストが低廉になる。

特に、フリンジャー２４が、モータハウジング２２、周壁部２６、および、回転ジョイントハウジング３０で形成された空間２８内に収納されるので、回転ジョイントハウジング３０は、フリンジャー２４より下方に延びることがない。したがって、回転ジョイントハウジング３０に切欠け部２６ａを設けることもできない。

〔実施の形態から得られる技術的思想〕
上記実施の形態から把握しうる技術的思想について、以下に記載する。

＜第１の技術的思想＞
モータ（１４）は、回転ジョイント（３２）を支持する回転ジョイント支持構造（２０）が取り付けられ、主軸（１２）を回転させる。モータ（１４）は、モータハウジング（２２）と、主軸（１２）の軸方向にモータハウジング（２２）を貫通した中空状の回転軸（１６）と、回転ジョイント支持構造（２０）が取り付けられる側であって、モータハウジング（２２）の外側で、回転軸（１６）に一体的に取り付けられたフリンジャー（２４）と、モータハウジング（２２）に設けられ、フリンジャー（２４）の周囲を囲むように回転軸（１６）の軸方向に突出した周壁部（２６）と、を備える。周壁部（２６）は、周壁部（２６）の側面に周壁部（２６）の内周面と外周面とを連通するように複数の切欠け部（２６ａ）が形成されることで、回転軸（１６）の軸方向に沿って突出した複数の突出部（２７ａ）と、複数の突出部（２７ａ）の先端に設けられた環状の天板部（２７ｂ）とから構成される。

このように、モータハウジング（２２）に切欠け部（２６ａ）を有する周壁部（２６）を設けたので、回転ジョイント支持構造（２０）の回転ジョイントハウジング（３０）に切欠け部（２６ａ）を設ける必要がなくなり、回転ジョイントハウジング（３０）の構造が簡単になる。したがって、回転ジョイントハウジング（３０）の製造コストを抑えることができ、その結果、回転ジョイント支持構造（２０）の製造コストが低廉になる。

フリンジャー（２４）の回転ジョイント支持構造（２０）が取り付けられる側の面には、回転軸（１６）の回転バランスを調整するために錘を詰めるための複数の穴（２４ａ）が、回転軸（１６）の軸方向に沿って形成されていてもよい。これにより、回転軸（１６）の回転バランスを調整することができる。また、周壁部（２６）によってフリンジャー２４が遮られることもないので、穴（２４ａ）への錘の挿入が簡単になる。

天板部（２７ｂ）に、回転ジョイント支持構造（２０）が着脱可能に取り付けられてもよい。フリンジャー（２４）は、モータハウジング（２２）、周壁部（２６）、および、回転ジョイント支持構造（２０）の回転ジョイントハウジング（３０）で形成される空間（２８）内に収納されてもよい。これにより、回転ジョイントハウジング（３０）の製造コストを抑えることができ、その結果、回転ジョイント支持構造（２０）の製造コストが低廉になる。

天板部（２７ｂ）には、回転ジョイント支持構造（２０）の回転ジョイントハウジング（３０）と嵌合する嵌合部（４４ａ）が形成されていてもよい。これにより、回転ジョイント支持構造（２０）のモータ（１４）への位置決めが容易になり、回転ジョイント支持構造（２０）を簡単にモータ（１４）に取り付けることができる。また、天板部（２７ｂ）に、嵌合部（４４ａ）を形成するので、嵌合部（４４ａ）の形成が容易になる。

＜第２の技術的思想＞
主軸保護構造（１０）は、主軸（１２）を回転させるモータ（１４）と、回転ジョイント（３２）を支持する回転ジョイント支持構造（２０）とを有する。モータ（１４）は、モータハウジング（２２）と、主軸（１２）の軸方向にモータハウジング（２２）を貫通した中空状の回転軸（１６）と、回転ジョイント支持構造（２０）が取り付けられる側であって、モータハウジング（２２）の外側で、回転軸（１６）に一体的に取り付けられたフリンジャー（２４）と、モータハウジング（２２）に設けられ、フリンジャー（２４）の周囲を囲むように、回転軸（１６）の軸方向に突出した周壁部（２６）と、を備える。周壁部（２６）は、周壁部（２６）の側面に周壁部（２６）の内周面と外周面とを連通するように複数の切欠け部（２６ａ）が形成されることで、回転軸（１６）の軸方向に沿って突出した複数の突出部（２７ａ）と、複数の突出部（２７ａ）の先端に設けられた環状の天板部（２７ｂ）とから構成される。回転ジョイント支持構造（２０）は、貫通孔（３４ａ）を有し、回転軸（１６）に取り付けられる回転側部材（３４）と、貫通孔（３６ａ）を有し、回転側部材（３４）と対向するように設けられた固定側部材（３６）とを含む回転ジョイント（３２）と、回転ジョイント（３２）の回転側部材（３４）を少なくとも収容し、固定側部材（３６）を少なくとも支持する回転ジョイントハウジング（３０）と、を備える。回転ジョイントハウジング（３０）は、天板部（２７ｂ）に取り付けられる。

天板部（２７ｂ）には、回転ジョイントハウジング（３０）と嵌合する嵌合部（４４ａ）が形成されていてもよい。これにより、回転ジョイント支持構造（２０）のモータ（１４）への位置決めが容易になり、回転ジョイント支持構造（２０）を簡単にモータ（１４）に取り付けることができる。また、天板部（２７ｂ）に、嵌合部（４４ａ）を形成するので、嵌合部（４４ａ）の形成が容易になる。

フリンジャー（２４）は、モータハウジング（２２）、周壁部（２６）、および、回転ジョイントハウジング（３０）で形成される空間（２８）内に収納されてもよい。これにより、回転ジョイントハウジング（３０）の製造コストを抑えることができ、その結果、回転ジョイント支持構造（２０）の製造コストが低廉になる。

１０…主軸保護構造１２…主軸
１２ａ、１６ａ、３１ａ、３１ｂ、３４ａ、３６ａ、４０ａ、５０…貫通孔
１４…モータ１６…回転軸
１８…カップリング２０…回転ジョイント支持構造
２２…モータハウジング２４…フリンジャー
２４ａ…穴２６…周壁部
２６ａ…切欠け部２７ａ…突出部
２７ｂ…天板部２８…空間
３０…回転ジョイントハウジング３０ａ…底壁
３０ａ１…膨出部３０ｂ…上壁
３２…回転ジョイント３４…回転側部材
３６…固定側部材３７…ソケット部
３８…配管４０…隔壁
４２ａ、４２ｂ…気室４４ａ…嵌合部
４４ｂ…凹部４６…ドレイン配管
４８…周溝５２…エアパージ配管
５４…予備ドレイン配管

Claims

回転ジョイントを支持する回転ジョイント支持構造が取り付けられ、主軸を回転させるためのモータであって、
モータハウジングと、
前記主軸の軸方向に前記モータハウジングを貫通した中空状の回転軸と、
前記回転ジョイント支持構造が取り付けられる側であって、前記モータハウジングの外側で、前記回転軸に一体的に取り付けられたフリンジャーと、
前記モータハウジングに設けられ、前記フリンジャーの周囲を囲むように前記回転軸の軸方向に突出した周壁部と、
を備え、
前記周壁部は、前記周壁部の側面に前記周壁部の内周面と外周面とを連通するように複数の切欠け部が形成されることで、前記回転軸の軸方向に沿って突出した複数の突出部と、複数の前記突出部の先端に設けられた環状の天板部とから構成される、モータ。
請求項１に記載のモータであって、
前記フリンジャーの前記回転ジョイント支持構造が取り付けられる側の面には、前記回転軸の回転バランスを調整するために錘を詰めるための複数の穴が、前記回転軸の軸方向に沿って形成されている、モータ。
請求項１または２に記載のモータであって、
前記天板部に、前記回転ジョイント支持構造が着脱可能に取り付けられ、
前記フリンジャーは、前記モータハウジング、前記周壁部、および、前記回転ジョイント支持構造の回転ジョイントハウジングで形成される空間内に収納される、モータ。
請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータであって、
前記天板部には、前記回転ジョイント支持構造の回転ジョイントハウジングと嵌合する嵌合部が形成されている、モータ。
主軸を回転させるモータと、回転ジョイントを支持する回転ジョイント支持構造とを有する主軸保護構造であって、
前記モータは、
モータハウジングと、
前記主軸の軸方向に前記モータハウジングを貫通した中空状の回転軸と、
前記回転ジョイント支持構造が取り付けられる側であって、前記モータハウジングの外側で、前記回転軸に一体的に取り付けられたフリンジャーと、
前記モータハウジングに設けられ、前記フリンジャーの周囲を囲むように、前記回転軸の軸方向に突出した周壁部と、
を備え、
前記周壁部は、前記周壁部の側面に前記周壁部の内周面と外周面とを連通するように複数の切欠け部が形成されることで、前記回転軸の軸方向に沿って突出した複数の突出部と、複数の前記突出部の先端に設けられた環状の天板部とから構成され、
前記回転ジョイント支持構造は、
貫通孔を有し、前記回転軸に取り付けられる回転側部材と、貫通孔を有し、前記回転側部材と対向するように設けられた固定側部材とを含む前記回転ジョイントと、
前記回転ジョイントの前記回転側部材を少なくとも収容し、前記固定側部材を少なくとも支持する回転ジョイントハウジングと、
を備え、
前記回転ジョイントハウジングは、前記天板部に取り付けられる、主軸保護構造。
請求項５に記載の主軸保護構造であって、
前記フリンジャーの前記回転ジョイント支持構造が取り付けられる側の面には、前記回転軸の回転バランスを調整するために錘を詰めるための複数の穴が、前記回転軸の軸方向に沿って形成されている、主軸保護構造。
請求項５または６に記載の主軸保護構造であって、
前記天板部には、前記回転ジョイントハウジングと嵌合する嵌合部が形成されている、主軸保護構造。
請求項５〜７のいずれか１項に記載の主軸保護構造であって、
前記フリンジャーは、前記モータハウジング、前記周壁部、および、前記回転ジョイントハウジングで形成される空間内に収納される、主軸保護構造。