JP7366777B2 - Spindle device - Google Patents

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Description

本発明は、主軸装置に関する。 The present invention relates to a spindle device.

ハウジングに回転可能に支持された主軸内に、ドローバーを軸心方向へ進退動可能でかつばね部材により常時後退する側に付勢された状態で挿入した主軸装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。 There is a known spindle device in which a drawbar is inserted into a spindle rotatably supported by a housing in a state where the drawbar can move forward and backward in the axial direction and is always biased toward the retreating side by a spring member. (See Reference 1).

このような主軸装置では、駆動手段によってドローバーをばね部材の付勢力に抗して前進させることで、主軸先端に組み付けられたコレットチャックが解放動作して工具がアンクランプされる。一方、工具が主軸先端に挿入された状態で、駆動手段によるドローバーへの前進押圧力を解除すると、ばね部材によるドローバーの後退動よってコレットチャックが係合動作して工具がクランプされる。 In such a spindle device, by moving the drawbar forward against the biasing force of the spring member by the drive means, a collet chuck assembled to the tip of the spindle is released and the tool is unclamped. On the other hand, when the forward pressing force on the drawbar by the driving means is released with the tool inserted into the tip of the spindle, the collet chuck is engaged by the retreating movement of the drawbar by the spring member and the tool is clamped.

特開２００２－８６３０４号公報Japanese Patent Application Publication No. 2002-86304

主軸装置においては、ドローバーと、該ドローバーの径方向外側に配置されたばね部材との間には、小さな隙間が設けられている。これは、ばね部材の内径の寸法精度を製造上あまり高くできないこと、およびばね部材のスムーズな伸縮動作を確保すること等の理由からである。このため、主軸の回転による遠心力や、工具交換時に繰り返されるばね部材の伸縮動作によって、ばね部材が主軸の半径方向にずれるおそれがあった。 In the main shaft device, a small gap is provided between the drawbar and a spring member disposed on the radially outer side of the drawbar. This is because the dimensional accuracy of the inner diameter of the spring member cannot be made very high due to manufacturing reasons, and it is necessary to ensure smooth expansion and contraction of the spring member. Therefore, there is a risk that the spring member may be displaced in the radial direction of the main shaft due to centrifugal force due to rotation of the main shaft or repeated expansion and contraction operations of the spring member when exchanging tools.

これに対して、特許文献１に記載の主軸装置では、ドローバー上に巻装されたばね部材と該ばね部材に対して軸方向に接触する担持部材（カラー部材）との接触面が、円錐面状のテーパ形状に加工されている。これにより、カラー部材のテーパ面とばね部材のテーパ面部との接触による所謂くさび作用によって、ばね部材の端部が主軸の半径方向にずれることを防止している。 On the other hand, in the spindle device described in Patent Document 1, the contact surface between the spring member wound on the drawbar and the support member (collar member) that contacts the spring member in the axial direction has a conical surface shape. It is processed into a tapered shape. This prevents the end portion of the spring member from shifting in the radial direction of the main shaft due to a so-called wedge effect caused by contact between the tapered surface of the collar member and the tapered surface portion of the spring member.

しかしながら、特許文献１に記載の主軸装置では、テーパ形状の接触面によって、ばね部材の軸方向の端部が保持されるものの、ばね部材の軸方向の中央部は保持されておらずフリーな状態である。したがって、例えば主軸の回転による遠心力やばね部材の伸縮動作によって、ばね部材が軸方向に真直な状態を保てずに、中央部で曲がってしまう場合がある。これにより、ばね部材が部分的に主軸の半径方向にずれてしまう。このため、主軸の回転バランスが変化してしまって、主軸の振動を招くおそれがある。 However, in the spindle device described in Patent Document 1, although the axial end portions of the spring member are held by the tapered contact surface, the axial center portion of the spring member is not held and is in a free state. It is. Therefore, for example, due to the centrifugal force caused by the rotation of the main shaft or the expansion/contraction movement of the spring member, the spring member may not be able to maintain a straight state in the axial direction and may be bent at the center. This causes the spring member to partially shift in the radial direction of the main shaft. Therefore, the rotational balance of the main shaft changes, which may cause vibration of the main shaft.

本発明は、前記した事情に鑑みてなされたものであり、振動の発生をより抑制できる主軸装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to provide a spindle device that can further suppress the occurrence of vibration.

前記課題を解決するため、本発明に係る主軸装置は、主軸と、ドローバーと、ばね部材と、カラー部材とを備えている。前記主軸は、先端である前側に工具を取り付け可能であり、軸方向に中空孔が形成されている。ドローバーは、前記主軸の前記中空孔内に、軸方向に移動可能に配置されている。前記ばね部材は、前記ドローバーの径方向外側に配置されており、前記ドローバーを軸方向後側に付勢する。前記カラー部材は、前記ドローバーの径方向外側に配置され、前記ばね部材の軸方向の端面に接触しており、円筒状を呈している。そして、前記ばね部材に接触する前記カラー部材の軸方向の端面は、一の平面である端部平面上に存在している。また、前記端部平面は、前記ドローバーの中心軸に垂直な平面に対して傾斜している。 In order to solve the above problems, a spindle device according to the present invention includes a spindle, a drawbar, a spring member, and a collar member. A tool can be attached to the front end of the main shaft, and a hollow hole is formed in the axial direction. The drawbar is disposed within the hollow hole of the main shaft so as to be movable in the axial direction. The spring member is disposed radially outward of the drawbar and urges the drawbar axially rearward. The collar member is arranged radially outward of the drawbar, contacts an axial end surface of the spring member, and has a cylindrical shape. An end surface of the collar member in the axial direction that contacts the spring member exists on an end plane that is one plane. Further, the end plane is inclined with respect to a plane perpendicular to the central axis of the drawbar.

本発明によれば、振動の発生をより抑制できる主軸装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a spindle device that can further suppress the occurrence of vibration.

本発明の第１実施形態に係る主軸装置が搭載された工作機械の概略構成を示す側面図である。1 is a side view showing a schematic configuration of a machine tool equipped with a spindle device according to a first embodiment of the present invention. 主軸装置の構成を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of a spindle device. カラー部材およびばね部材周辺の模式的な拡大断面図である。FIG. 3 is a schematic enlarged cross-sectional view of the collar member and the spring member. 本発明の第２実施形態に係るカラー部材およびばね部材周辺の模式的な拡大断面図である。FIG. 7 is a schematic enlarged sectional view of the vicinity of a collar member and a spring member according to a second embodiment of the present invention.

本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、各図において、共通する構成要素や同種の構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を適宜省略する。また、部材のサイズおよび形状は、説明の便宜のため、変形または誇張して模式的に表す場合がある。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
Note that, in each figure, common components and components of the same type are denoted by the same reference numerals, and overlapping explanations thereof will be omitted as appropriate. Furthermore, the sizes and shapes of members may be schematically represented in a deformed or exaggerated manner for convenience of explanation.

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る主軸装置１が搭載された工作機械１００の概略構成を示す側面図である。以下、説明の都合上、工具Ｔが取り付けられる側を「先端」側または「前」側、その反対側を「基端」側または「後」側と呼ぶ場合がある。 (First embodiment)
FIG. 1 is a side view showing a schematic configuration of a machine tool 100 equipped with a spindle device 1 according to a first embodiment of the present invention. Hereinafter, for convenience of explanation, the side to which the tool T is attached may be referred to as the "tip" side or "front" side, and the opposite side may be referred to as the "base end" side or "rear" side.

図１に示すように、本実施形態では、工作機械１００は、主軸装置１の主軸２（図２参照）が水平方向に沿うように配置される横形の工作機械である。工作機械１００は、ベース１０１と、コラム１０２と、主軸装置１と、ワーク支持装置１０３と、制御盤１０４とを備えている。 As shown in FIG. 1, in this embodiment, the machine tool 100 is a horizontal machine tool in which the main spindle 2 (see FIG. 2) of the main spindle device 1 is arranged along the horizontal direction. The machine tool 100 includes a base 101, a column 102, a spindle device 1, a workpiece support device 103, and a control panel 104.

ベース１０１上には、コラム１０２がベース１０１に対してＸ軸方向（図１の紙面に直交する方向）に移動可能に設けられている。このコラム１０２は、ベース１０１に取り付けられたモータ（図示せず）によるねじ軸（図示せず）の正逆回転によってねじ送りされることで、Ｘ軸方向に沿って移動させられる。主軸装置１は、コラム１０２に対してＹ軸方向（上下方向）に移動可能に設けられている。この主軸装置１は、コラム１０２に取り付けられたモータ（図示せず）によるねじ軸（図示せず）の正逆回転によってねじ送りされることで、Ｙ軸方向に沿って移動させられる。 A column 102 is provided on the base 101 so as to be movable in the X-axis direction (direction perpendicular to the paper plane of FIG. 1). The column 102 is moved along the X-axis direction by forward and reverse rotation of a screw shaft (not shown) by a motor (not shown) attached to the base 101. The main shaft device 1 is provided so as to be movable in the Y-axis direction (vertical direction) with respect to the column 102. The main spindle device 1 is moved along the Y-axis direction by forward and reverse rotation of a screw shaft (not shown) by a motor (not shown) attached to the column 102.

ワーク支持装置１０３は、加工対象のワークＷを支持する。ワーク支持装置１０３は、ベース１０１に対してＺ軸方向（前後方向）に移動可能に設けられている。このワーク支持装置１０３は、ベース１０１に取り付けられたモータ（図示せず）によるねじ軸（図示せず）の正逆回転によってねじ送りされることで、Ｚ軸方向に沿って移動させられる。また、ワーク支持装置１０３は、Ｚ軸方向に移動可能なキャリッジ（図示せず）と、キャリッジに取り付けられてワークＷを保持するＸ軸に平行な軸のまわりで回転可能な保持部（図示せず）とを備えている。 The workpiece support device 103 supports the workpiece W to be processed. The workpiece support device 103 is provided so as to be movable in the Z-axis direction (back and forth direction) with respect to the base 101. The workpiece support device 103 is moved along the Z-axis direction by forward and reverse rotation of a screw shaft (not shown) by a motor (not shown) attached to the base 101. The workpiece support device 103 also includes a carriage (not shown) that is movable in the Z-axis direction, and a holding section (not shown) that is attached to the carriage and is rotatable around an axis parallel to the X-axis that holds the workpiece W. ).

工作機械１００は、主軸装置１の回転する主軸２の先端に取り付けた工具Ｔによって、ワークＷに対して加工を行う。制御盤１０４は、工作機械１００の各部の動作を統括的に制御する。 The machine tool 100 processes a workpiece W using a tool T attached to the tip of a rotating spindle 2 of a spindle device 1 . The control panel 104 centrally controls the operation of each part of the machine tool 100.

図２は、主軸装置１の構成を示す断面図である。
図２に示すように、主軸装置１は、先端に工具ホルダ１１を介して工具Ｔを取り付け可能な主軸２を備えている。主軸２の先端部には工具Ｔを固定した工具ホルダ１１が取り外し可能に装着されている。 FIG. 2 is a sectional view showing the configuration of the spindle device 1. As shown in FIG.
As shown in FIG. 2, the spindle device 1 includes a spindle 2 to which a tool T can be attached at the tip via a tool holder 11. A tool holder 11 to which a tool T is fixed is removably attached to the tip of the main shaft 2.

また、主軸装置１は、主軸２の径方向外側に配置された円筒状を呈するハウジング３と、主軸２を回転させるモータ５とを備えている。モータ５は、主軸２の外周面に外嵌されたロータ５１と、該ロータ５１の周囲に配置されハウジング３の内周面に固定されたステータ５２とを有している。 The main spindle device 1 also includes a cylindrical housing 3 disposed on the radially outer side of the main spindle 2, and a motor 5 for rotating the main spindle 2. The motor 5 includes a rotor 51 fitted around the outer peripheral surface of the main shaft 2 and a stator 52 arranged around the rotor 51 and fixed to the inner peripheral surface of the housing 3.

また、主軸装置１は、主軸２の前側および後側にそれぞれ配置された軸受４１，４２を備えている。ここで、前側とは、主軸２の工具Ｔが取り付けられる側である。軸受４１，４２は、主軸２をハウジング３に対して回転自在に支持する。軸受４１は、確実な静剛性を得るために複数個（ここでは４個）設置されるのが好ましい。軸受４１，４２としては、ここでは、玉軸受やころ軸受等のころがり軸受が使用されている。 Further, the main spindle device 1 includes bearings 41 and 42 arranged on the front side and the rear side of the main spindle 2, respectively. Here, the front side is the side of the main spindle 2 on which the tool T is attached. The bearings 41 and 42 rotatably support the main shaft 2 relative to the housing 3. It is preferable that a plurality of bearings 41 (four in this case) be installed in order to obtain reliable static rigidity. As the bearings 41 and 42, rolling bearings such as ball bearings and roller bearings are used here.

主軸２の内部には、該主軸２の軸方向（以下、単に「軸方向」ともいう）に貫通した中空孔２１が形成されている。この中空孔２１の先端部（図２において左側）に、工具ホルダ１１のテーパ形状のシャンク部１２と相補形状を呈するテーパ孔２２が形成されている。 A hollow hole 21 is formed inside the main shaft 2 and extends through the main shaft 2 in its axial direction (hereinafter also simply referred to as the "axial direction"). A tapered hole 22 having a complementary shape to the tapered shank portion 12 of the tool holder 11 is formed at the tip of the hollow hole 21 (on the left side in FIG. 2).

主軸２は、主軸２の中空孔２１内に、軸方向に移動可能に配置されたドローバー６を有している。ドローバー６の先端部は、工具ホルダ１１の基端部に設けられたプルスタッド１３に対して、鋼球６１を介して係止可能に構成されている。ドローバー６の基端部には金具６２が固定されている。この金具６２と、主軸２の中空孔２１の内周面に形成された段部２３との間には、カラー部材７およびナット部材６３を介して、ばね部材８が装着されている。 The main shaft 2 has a drawbar 6 disposed within the hollow hole 21 of the main shaft 2 so as to be movable in the axial direction. The distal end of the drawbar 6 is configured to be able to engage with a pull stud 13 provided at the proximal end of the tool holder 11 via a steel ball 61. A metal fitting 62 is fixed to the base end of the drawbar 6. A spring member 8 is mounted between the metal fitting 62 and a step portion 23 formed on the inner peripheral surface of the hollow hole 21 of the main shaft 2 via a collar member 7 and a nut member 63.

ばね部材８の弾性力によりドローバー６が図２の右方に移動されると、鋼球６１によってプルスタッド１３が引き込まれ、工具ホルダ１１のシャンク部１２が主軸２のテーパ孔２２に圧接されて把持される。一方、金具６２がばね部材８の弾性力に抗して前方に押動されると、ドローバー６の先端部および鋼球６１による工具ホルダ１１のプルスタッド１３の保持が解除される。そして、図示しない自動工具交換装置によって、工具Ｔおよび工具ホルダ１１の交換動作が行われるようになっている。 When the drawbar 6 is moved to the right in FIG. 2 by the elastic force of the spring member 8, the pull stud 13 is pulled in by the steel ball 61, and the shank portion 12 of the tool holder 11 is pressed against the tapered hole 22 of the main shaft 2. be grasped. On the other hand, when the metal fitting 62 is pushed forward against the elastic force of the spring member 8, the hold on the pull stud 13 of the tool holder 11 by the tip of the drawbar 6 and the steel ball 61 is released. Then, the tool T and tool holder 11 are replaced by an automatic tool changer (not shown).

図３は、カラー部材７およびばね部材８周辺の模式的な拡大断面図である。
図３に示すように、ばね部材８は、主軸２（図２参照、以下同様）の軸方向に前側から順に並んで配置された前ばね８１および後ばね８２を有している。カラー部材７は、前ばね８１と後ばね８２との間に配置された中間カラー７１と、前ばね８１の前側に配置された前カラー７２とを有している。主軸２、ドローバー６、およびカラー部材７は、共通の中心軸９３を有している。 FIG. 3 is a schematic enlarged sectional view of the collar member 7 and the spring member 8.
As shown in FIG. 3, the spring member 8 includes a front spring 81 and a rear spring 82 that are arranged in order from the front side in the axial direction of the main shaft 2 (see FIG. 2, the same applies hereinafter). The collar member 7 includes an intermediate collar 71 disposed between a front spring 81 and a rear spring 82, and a front collar 72 disposed in front of the front spring 81. The main shaft 2, the drawbar 6, and the collar member 7 have a common central axis 93.

すなわち、ドローバー６には、前側から、前カラー７２、前ばね８１、中間カラー７１、後ばね８２、ナット部材６３がこの順に互いに接触して軸方向に挿入されている。前カラー７２と中間カラー７１とは、ドローバー６の外周面に軸方向に摺動可能に嵌合されている。前ばね８１と後ばね８２とは、ドローバー６の外周面に小さな隙間をもって軸方向に摺動可能に設置されている。ナット部材６３は、ドローバー６の後端部に螺合されている。ナット部材６３がドローバー６にねじ締結されて固定されることよって、ばね部材８（前ばね８１および後ばね８２）が圧縮させられる。 That is, from the front side, a front collar 72, a front spring 81, an intermediate collar 71, a rear spring 82, and a nut member 63 are inserted into the drawbar 6 in this order in the axial direction in contact with each other. The front collar 72 and the intermediate collar 71 are fitted onto the outer peripheral surface of the drawbar 6 so as to be slidable in the axial direction. The front spring 81 and the rear spring 82 are installed on the outer peripheral surface of the drawbar 6 so as to be slidable in the axial direction with a small gap. The nut member 63 is screwed onto the rear end of the drawbar 6. By screwing and fixing the nut member 63 to the drawbar 6, the spring member 8 (front spring 81 and rear spring 82) is compressed.

ばね部材８としては、いわゆる螺旋皿ばねが使用されている。螺旋皿ばねは、皿ばね状の２つの独立したコイルスプリングが二重螺旋状に配置されて構成されている。ここでは、前ばね８１が右巻きの螺旋皿ばねであり、後ばね８２が左巻きの螺旋皿ばねであるが、逆であってもよい。つまり、前ばね８１と後ばね８２とに、巻き方向が反対の対称形の一対の螺旋皿ばねが用いられている。これは、螺旋皿ばねを圧縮すると螺旋を解放する方向に捩じれが生じる性質があるので、この捩じれを相殺して打ち消すためである。この場合、前ばね８１と後ばね８２との間に配置された中間カラー７１がドローバー６上で回動して捩じれを吸収する。 As the spring member 8, a so-called helical disc spring is used. A helical disc spring is composed of two independent disc-shaped coil springs arranged in a double spiral. Here, the front spring 81 is a right-handed helical disc spring, and the rear spring 82 is a left-handed helical disc spring, but they may be reversed. That is, the front spring 81 and the rear spring 82 are a pair of symmetrical helical disc springs with opposite winding directions. This is because when a helical disc spring is compressed, it tends to twist in the direction of releasing the spiral, so this twist is canceled out. In this case, the intermediate collar 71 arranged between the front spring 81 and the rear spring 82 rotates on the drawbar 6 to absorb the twist.

前ばね８１に接触する中間カラー７１の前側の端面７３は、一の平面である第１の端部平面９１上に存在している。また、後ばね８２に接触する中間カラー７１の後側の端面７４は、一の平面である第２の端部平面９２上に存在している。 The front end surface 73 of the intermediate collar 71 that contacts the front spring 81 lies on one plane, a first end plane 91 . Further, the rear end surface 74 of the intermediate collar 71 that contacts the rear spring 82 exists on a second end plane 92 that is one plane.

第１の端部平面９１と第２の端部平面９２とは端部平面９と総称する。端部平面９（第１の端部平面９１および第２の端部平面９２）は、ドローバー６の中心軸９３に垂直な平面９４に対して傾斜している。そして、第１の端部平面９１と第２の端部平面９２とは、平行に設定されている。平面９４に対する端部平面９（第１の端部平面９１および第２の端部平面９２）の傾斜角度θは、適宜な値（例えば１～２０度）に設定される。 The first end plane 91 and the second end plane 92 are collectively referred to as the end plane 9. The end planes 9 (first end plane 91 and second end plane 92) are inclined with respect to a plane 94 perpendicular to the central axis 93 of the drawbar 6. The first end plane 91 and the second end plane 92 are set parallel to each other. The inclination angle θ of the end plane 9 (the first end plane 91 and the second end plane 92) with respect to the plane 94 is set to an appropriate value (for example, 1 to 20 degrees).

前カラー７２における前側の端面７５および後側の端面７６はいずれも、ドローバー６の中心軸９３に対して垂直に設定されている。 A front end surface 75 and a rear end surface 76 of the front collar 72 are both set perpendicular to the central axis 93 of the drawbar 6.

次に、主軸装置１が搭載された工作機械１００の動作について説明する。
工具交換を行う場合、図２に示す金具６２がばね部材８の弾性力に抗して前方に押動される。これにより、ドローバー６の先端部および鋼球６１による工具ホルダ１１のプルスタッド１３の保持が解除される。この状態で、図示しない自動工具交換装置によって、工具Ｔおよび工具ホルダ１１の交換が行われる。新しい工具Ｔおよび工具ホルダ１１が主軸２の先端にセットされた後、金具６２に対する前方への押動が解除されると、ばね部材８の弾性力によりドローバー６が図２の右方に移動される。これにより、鋼球６１によってプルスタッド１３が引き込まれ、工具ホルダ１１のシャンク部１２が主軸２のテーパ孔２２に圧接されて把持される。このようにして、主軸２の先端に工具ホルダ１１を介して工具Ｔが取り付けられる。続いて、操作部（図示せず）を通して運転開始が指示されると、モータ５が駆動させられて、主軸２が回転する。そして、図１に示すように、ワークＷと工具Ｔとが相対移動することによって、ワークＷに対する加工が行われる。 Next, the operation of the machine tool 100 equipped with the spindle device 1 will be explained.
When exchanging tools, the metal fitting 62 shown in FIG. 2 is pushed forward against the elastic force of the spring member 8. This releases the pull stud 13 of the tool holder 11 from being held by the tip of the drawbar 6 and the steel ball 61. In this state, the tool T and tool holder 11 are replaced by an automatic tool changer (not shown). After the new tool T and tool holder 11 are set at the tip of the spindle 2, when the forward push against the metal fitting 62 is released, the drawbar 6 is moved to the right in FIG. 2 by the elastic force of the spring member 8. Ru. As a result, the pull stud 13 is pulled in by the steel ball 61, and the shank portion 12 of the tool holder 11 is pressed into contact with the tapered hole 22 of the main shaft 2 and is gripped. In this way, the tool T is attached to the tip of the spindle 2 via the tool holder 11. Subsequently, when a start of operation is instructed through an operation section (not shown), the motor 5 is driven and the main shaft 2 is rotated. Then, as shown in FIG. 1, the workpiece W is processed by relative movement of the workpiece W and the tool T.

前記した本実施形態に係る主軸装置１は、図２に示すように、主軸２と、ドローバー６と、ばね部材８と、カラー部材７（中間カラー７１）とを備えている。主軸２は、先端である前側に工具Ｔを取り付け可能であり、軸方向に中空孔２１が形成されている。ドローバー６は、主軸２の中空孔２１内に、軸方向に移動可能に配置されている。ばね部材８は、ドローバー６の径方向外側に配置されており、ドローバー６を軸方向後側に付勢する。中間カラー７１は、ドローバー６の径方向外側に配置され、ばね部材８の軸方向の端面に接触しており、円筒状を呈している。そして、図３に示すように、ばね部材８に接触する中間カラー７１の軸方向の端面は、一の平面である端部平面９上に存在している。また、端部平面９は、ドローバー６の中心軸９３に垂直な平面９４に対して傾斜している。 As shown in FIG. 2, the spindle device 1 according to the present embodiment described above includes a spindle 2, a drawbar 6, a spring member 8, and a collar member 7 (intermediate collar 71). A tool T can be attached to the main shaft 2 at the front end thereof, and a hollow hole 21 is formed in the axial direction. The drawbar 6 is disposed within the hollow hole 21 of the main shaft 2 so as to be movable in the axial direction. The spring member 8 is disposed on the radially outer side of the drawbar 6 and biases the drawbar 6 toward the rear side in the axial direction. The intermediate collar 71 is arranged on the radially outer side of the drawbar 6, contacts the end surface of the spring member 8 in the axial direction, and has a cylindrical shape. As shown in FIG. 3, the end surface of the intermediate collar 71 in the axial direction that contacts the spring member 8 exists on the end plane 9, which is one plane. Further, the end plane 9 is inclined with respect to a plane 94 perpendicular to the central axis 93 of the drawbar 6.

このような本実施形態では、ばね部材８に接触する中間カラー７１の軸方向の端面は、ドローバー６の中心軸９３に垂直な平面９４に対して傾斜した一の平面である端部平面９上に存在している。つまり、ばね部材８に接触する中間カラー７１の軸方向の端面は、ドローバー６の中心軸９３に垂直な平面９４に対して傾斜した平面を構成している。 In this embodiment, the axial end surface of the intermediate collar 71 that contacts the spring member 8 lies on the end plane 9 which is a plane inclined with respect to a plane 94 perpendicular to the central axis 93 of the drawbar 6. exists in In other words, the axial end surface of the intermediate collar 71 that contacts the spring member 8 forms a plane that is inclined with respect to a plane 94 perpendicular to the central axis 93 of the drawbar 6 .

ばね部材８の端面が中間カラー７１の傾斜した端面に接触して押圧力を受けると、ばね部材８の端面を中間カラー７１の傾斜した端面に全体的に密着させて沿わせる方向にばね部材８を変形させる曲げ力が発生する。また、ばね部材８に作用する中間カラー７１からの反力には、中間カラー７１の端面の傾斜角度θに応じた半径方向の分力が成分として含まれているため、主軸２の半径方向にばね部材８を移動させる押付け力が発生する。このように、ばね部材８は、一定の方向に曲げられること、および／または一定の半径方向に押し付けられることで、正規の位置から敢えてずらした一定のセット状態に保たれることになる。このため、主軸２の回転による遠心力や工具交換時のばね部材８の伸縮動作等によって、ばね部材８が一旦セットされた状態から主軸２の半径方向にさらにずれてしまうことが抑制される。これにより、主軸２の回転バランスが変化して主軸２の振動を招くことが抑制される。なお、一般に、ばね部材８がセットされた後に、主軸２に例えばウエイトを取り付ける等して、主軸２のバランス調整が行われる。
したがって、本実施形態によれば、振動の発生をより抑制できる主軸装置１を提供することができる。 When the end surface of the spring member 8 comes into contact with the inclined end surface of the intermediate collar 71 and receives a pressing force, the spring member 8 moves in a direction in which the end surface of the spring member 8 is brought into close contact with the inclined end surface of the intermediate collar 71 as a whole. A bending force is generated that deforms the In addition, since the reaction force from the intermediate collar 71 acting on the spring member 8 includes a component of force in the radial direction according to the inclination angle θ of the end surface of the intermediate collar 71, the reaction force in the radial direction of the main shaft 2 A pressing force that moves the spring member 8 is generated. In this way, the spring member 8 is bent in a certain direction and/or pressed in a certain radial direction, so that it is kept in a certain set state intentionally shifted from its normal position. Therefore, the spring member 8 is prevented from further shifting in the radial direction of the main shaft 2 from the once set state due to centrifugal force due to rotation of the main shaft 2 or expansion/contraction movement of the spring member 8 during tool exchange. This prevents the rotational balance of the main shaft 2 from changing and causing vibration of the main shaft 2. In general, after the spring member 8 is set, the balance of the main shaft 2 is adjusted by, for example, attaching a weight to the main shaft 2.
Therefore, according to the present embodiment, it is possible to provide the spindle device 1 that can further suppress the occurrence of vibration.

また、本実施形態では、ばね部材８は、主軸２の軸方向に前側から順に配置された前ばね８１および後ばね８２を有している。カラー部材７は、前ばね８１と後ばね８２との間に配置された中間カラー７１を有している。前ばね８１に接触する中間カラー７１の前側の端面７３は、一の平面である第１の端部平面９１上に存在している。後ばね８２に接触する中間カラー７１の後側の端面７４は、一の平面である第２の端部平面９２上に存在している。そして、第１の端部平面９１と第２の端部平面９２とは、平行に設定されている。 Further, in this embodiment, the spring member 8 includes a front spring 81 and a rear spring 82 that are arranged in order from the front side in the axial direction of the main shaft 2. The collar member 7 has an intermediate collar 71 arranged between a front spring 81 and a rear spring 82. The front end surface 73 of the intermediate collar 71 that contacts the front spring 81 lies on one plane, a first end plane 91 . The rear end surface 74 of the intermediate collar 71 that contacts the rear spring 82 lies on a second end plane 92 which is one plane. The first end plane 91 and the second end plane 92 are set parallel to each other.

この構成では、前ばね８１の曲がり方向、および前ばね８１を半径方向に移動させる押付け力の方向と、後ばね８２の曲がり方向、および後ばね８２を半径方向に移動させる押付け力の方向とが、それぞれ逆になる。したがって、敢えてずらした一定のセット状態において、前ばね８１のずれと後ばね８２のずれとが、回転バランスを相殺する方向に生じる。これにより、主軸２に例えばウエイトを取り付ける等して行う主軸２のバランス調整は、少しの調整量で済むため容易に行うことができる。 In this configuration, the bending direction of the front spring 81 and the direction of the pressing force that moves the front spring 81 in the radial direction are the same as the bending direction of the rear spring 82 and the direction of the pressing force that moves the rear spring 82 in the radial direction. , respectively, are reversed. Therefore, in a deliberately shifted and constant set state, the displacement of the front spring 81 and the displacement of the rear spring 82 occur in a direction that offsets the rotational balance. Thereby, balance adjustment of the main shaft 2, which is performed by attaching a weight to the main shaft 2, for example, can be easily performed because only a small amount of adjustment is required.

（第２実施形態）
次に、図４を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。
図４は、本発明の第２実施形態に係るカラー部材７ａおよびばね部材８周辺の模式的な拡大断面図である。
以下、本発明の第２実施形態について、前記した第１実施形態と相違する点を主に説明し、共通する構成要素や同種の構成要素については、同一の符号を付して説明を適宜省略する。 (Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a schematic enlarged sectional view of the collar member 7a and the vicinity of the spring member 8 according to the second embodiment of the present invention.
Hereinafter, regarding the second embodiment of the present invention, differences from the above-described first embodiment will be mainly explained, and common components or similar components will be given the same reference numerals and explanations will be omitted as appropriate. do.

第２実施形態では、前ばね８１に接触する中間カラー７１ａの前側の端面７３ａは、一の平面である第１の端部平面９１ａ上に存在している。後ばね８２に接触する中間カラー７１ａの後側の端面７４ａは、一の平面である第２の端部平面９２ａ上に存在している。第１の端部平面９１ａと第２の端部平面９２ａとは、ドローバー６の中心軸９３に垂直な平面９４に対して傾斜角度θだけ、互いに逆方向に傾斜している。つまり、第１の端部平面９１ａと第２の端部平面９２ａとは、中間カラー７１ａの軸方向中心７７を通り、かつドローバー６の中心軸９３に垂直な平面９４に対して面対称に設定されている。 In the second embodiment, the front end surface 73a of the intermediate collar 71a that contacts the front spring 81 exists on a first end plane 91a, which is one plane. A rear end surface 74a of the intermediate collar 71a that contacts the rear spring 82 exists on a second end plane 92a that is one plane. The first end plane 91a and the second end plane 92a are inclined in opposite directions to a plane 94 perpendicular to the central axis 93 of the drawbar 6 by an inclination angle θ. That is, the first end plane 91a and the second end plane 92a are set to be symmetrical with respect to a plane 94 that passes through the axial center 77 of the intermediate collar 71a and is perpendicular to the central axis 93 of the drawbar 6. has been done.

この構成では、前ばね８１の曲がり方向、および前ばね８１を半径方向に移動させる押付け力の方向と、後ばね８２の曲がり方向、および後ばね８２を半径方向に移動させる押付け力の方向とが、それぞれ同じになる。この場合においても、ばね部材８が一旦セットされた状態から主軸２の半径方向にさらにずれてしまうことが抑制される。 In this configuration, the bending direction of the front spring 81 and the direction of the pressing force that moves the front spring 81 in the radial direction are the same as the bending direction of the rear spring 82 and the direction of the pressing force that moves the rear spring 82 in the radial direction. , each will be the same. Also in this case, further displacement of the spring member 8 in the radial direction of the main shaft 2 from the once set state is suppressed.

以上、本発明について、実施形態に基づいて説明したが、本発明は、前記実施形態に記載した構成に限定されるものではない。本発明は、前記実施形態に記載した構成を適宜組み合わせ乃至選択することを含め、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。また、前記実施形態の構成の一部について、追加、削除、置換をすることができる。 Although the present invention has been described above based on the embodiments, the present invention is not limited to the configuration described in the embodiments. The present invention can be modified as appropriate without departing from the spirit thereof, including appropriately combining or selecting the configurations described in the embodiments. Furthermore, some of the configurations of the embodiments can be added, deleted, or replaced.

例えば、前記した実施形態では、ばね部材８は、前ばね８１および後ばね８２を有しているが、一つのばねで構成されて、中間カラー７１，７１ａが省略されてもよい。
この場合、ばね部材８の前側の端面に接触する前カラー７２の後側の端面が一の平面である端部平面上に存在し、該端部平面が、ドローバー６の中心軸９３に垂直な平面に対して傾斜するように構成されるとよい。
あるいは、ばね部材８の後側に後カラーを配置し、該後カラーの前側の端面が一の平面である端部平面上に存在し、該端部平面が、ドローバー６の中心軸９３に垂直な平面に対して傾斜するように構成されてもよい。あるいは、後カラーを配置することに代えて、ナット部材６３の前側の端面が一の平面である端部平面上に存在し、該端部平面が、ドローバー６の中心軸９３に垂直な平面９４に対して傾斜するように構成されてもよい。この場合、ナット部材６３は、本発明のカラー部材としても機能することになる。 For example, in the embodiment described above, the spring member 8 has the front spring 81 and the rear spring 82, but it may be configured with one spring and the intermediate collars 71 and 71a may be omitted.
In this case, the rear end surface of the front collar 72 that contacts the front end surface of the spring member 8 exists on one end plane, which is perpendicular to the central axis 93 of the drawbar 6. It is preferable to be configured to be inclined with respect to a plane.
Alternatively, a rear collar is arranged on the rear side of the spring member 8, and the front end face of the rear collar is on one end plane, and the end plane is perpendicular to the central axis 93 of the drawbar 6. It may also be configured to be inclined with respect to a normal plane. Alternatively, instead of arranging the rear collar, the front end surface of the nut member 63 exists on one end plane, and the end plane is a plane 94 perpendicular to the central axis 93 of the drawbar 6. It may also be configured to be inclined with respect to. In this case, the nut member 63 also functions as the collar member of the present invention.

また、前ばね８１の前側に配置された前カラー７２は省略されてもよい。この場合、前ばね８１の前側の端面は、主軸２の中空孔２１の内周面に形成された段部２３に直接接触することになる。 Further, the front collar 72 arranged on the front side of the front spring 81 may be omitted. In this case, the front end surface of the front spring 81 comes into direct contact with the step 23 formed on the inner peripheral surface of the hollow hole 21 of the main shaft 2.

また、前記した実施形態では、主軸装置１が横形の工作機械１００に搭載される場合について説明したが、これに限定されるものではない。主軸装置１は、縦形の工作機械等の各種の工作機械に搭載可能である。つまり、使用状態においては、主軸装置１の設置方向が、図１に示す方向と異なっていてもよい。 Further, in the above-described embodiment, a case has been described in which the spindle device 1 is mounted on the horizontal machine tool 100, but the present invention is not limited to this. The spindle device 1 can be mounted on various machine tools such as vertical machine tools. That is, in the state of use, the installation direction of the spindle device 1 may be different from the direction shown in FIG. 1 .

１ 主軸装置
２ 主軸
２１ 中空孔
６ ドローバー
７，７ａ カラー部材
７１，７１ａ 中間カラー
７２ 前カラー
７３，７３ａ 前側の端面
７４，７４ａ 後側の端面
７７ 軸方向中心
８ ばね部材
８１ 前ばね
８２ 後ばね
９ 端部平面
９１，９１ａ 第１の端部平面
９２，９２ａ 第２の端部平面
９３ 中心軸
９４ 平面
Ｔ 工具 1 Main shaft device 2 Main shaft 21 Hollow hole 6 Drawbar 7, 7a Collar member 71, 71a Intermediate collar 72 Front collar 73, 73a Front end surface 74, 74a Rear end surface 77 Axial center 8 Spring member 81 Front spring 82 Rear spring 9 End plane 91, 91a First end plane 92, 92a Second end plane 93 Central axis 94 Plane T Tool

Claims (3)

先端である前側に工具を取り付け可能であり、軸方向に中空孔が形成された主軸と、
前記主軸の前記中空孔内に、軸方向に移動可能に配置されたドローバーと、
前記ドローバーの径方向外側に配置され、前記ドローバーを軸方向後側に付勢するばね部材と、
前記ドローバーの径方向外側に配置され、前記ばね部材の軸方向の端面に接触する円筒状のカラー部材と、を備え、
前記ばね部材に接触する前記カラー部材の軸方向の端面は、一の平面である端部平面上に存在しており、
前記端部平面は、前記ドローバーの中心軸に垂直な平面に対して傾斜している
ことを特徴とする主軸装置。 A main shaft with a hollow hole formed in the axial direction and a tool can be attached to the front end.
a drawbar disposed in the hollow hole of the main shaft so as to be movable in the axial direction;
a spring member disposed radially outside the drawbar and biasing the drawbar axially rearward;
a cylindrical collar member disposed on the radially outer side of the drawbar and in contact with an axial end surface of the spring member;
An axial end surface of the collar member that contacts the spring member is on an end plane that is one plane,
The spindle device, wherein the end plane is inclined with respect to a plane perpendicular to the central axis of the drawbar. 前記ばね部材は、前記主軸の軸方向に前側から順に配置された前ばねおよび後ばねを有し、
前記カラー部材は、前記前ばねと前記後ばねとの間に配置された中間カラーを有し、
前記前ばねに接触する前記中間カラーの前側の端面は、一の平面である第１の端部平面上に存在しており、
前記後ばねに接触する前記中間カラーの後側の端面は、一の平面である第２の端部平面上に存在しており、
前記第１の端部平面と前記第２の端部平面とは、平行に設定されている
ことを特徴とする請求項１に記載の主軸装置。 The spring member has a front spring and a rear spring arranged in order from the front side in the axial direction of the main shaft,
the collar member has an intermediate collar disposed between the front spring and the rear spring;
The front end surface of the intermediate collar that contacts the front spring lies on a first end plane that is one plane,
The rear end surface of the intermediate collar that contacts the rear spring is on a second end plane that is one plane,
The spindle device according to claim 1, wherein the first end plane and the second end plane are set parallel to each other. 前記ばね部材は、前記主軸の軸方向に前側から順に配置された前ばねおよび後ばねを有し、
前記カラー部材は、前記前ばねと前記後ばねとの間に配置された中間カラーを有し、
前記前ばねに接触する前記中間カラーの前側の端面は、一の平面である第１の端部平面上に存在しており、
前記後ばねに接触する前記中間カラーの後側の端面は、一の平面である第２の端部平面上に存在しており、
前記第１の端部平面と前記第２の端部平面とは、前記中間カラーの軸方向中心を通り前記ドローバーの中心軸に垂直な平面に対して面対称に設定されている
ことを特徴とする請求項１に記載の主軸装置。 The spring member has a front spring and a rear spring arranged in order from the front side in the axial direction of the main shaft,
the collar member has an intermediate collar disposed between the front spring and the rear spring;
The front end surface of the intermediate collar that contacts the front spring lies on a first end plane that is one plane,
The rear end surface of the intermediate collar that contacts the rear spring is on a second end plane that is one plane,
The first end plane and the second end plane are set in plane symmetry with respect to a plane passing through the axial center of the intermediate collar and perpendicular to the central axis of the drawbar. The spindle device according to claim 1.
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