JPH10315098A - アタッチメント主軸装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アタッチメント主軸装置の回転駆動伝達部へ
の潤滑液の供給、回収を確実に行う。 【解決手段】 工作機械の主軸装置１００の回転動力
は、駆動歯車３４と従動歯車３６とを介してアタッチメ
ント主軸装置１０の従動主軸１４に伝達され、潤滑液供
給路１０２ａ、４０ａ、４８ａ、４８ｂ、５２により駆
動歯車３４と従動歯車３６に向けて潤滑液が供給され
る。潤滑液を回収する潤滑液回収路４０ｂ、５０ａ、５
０ｂ、５４、１０２ｂに開閉弁６０が設けられ、アタッ
チメント主軸装置１０の割出動作により、複数の潤滑液
回収路のうち最も低い位置に移動した少なくとも１つの
潤滑液回収路を開放し、かつ、他の潤滑液回収路を閉鎖
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械の主軸に
着脱可能に装着されるアタッチメント主軸装置に関し、
特にアタッチメント主軸装置の内部に供給される潤滑液
の回収機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】門形マシニングセンタ等の大形マシニン
グセンタでは、先端部に工具が取り付けられるととも
に、任意の角度傾斜した軸線回りに回転可能に支持され
た従動主軸を有するアタッチメント主軸装置を工作機械
の既存の主軸に装着して、主軸の回転動力を従動主軸に
伝達して、従動主軸を任意の角度傾斜した軸線回りに回
転させることにより、既存の主軸に取り付けられた工具
では加工することが困難なワークの凹部内面等の加工を
行うことがある。

【０００３】主軸の回転動力で従動主軸を任意の角度傾
斜した軸線回りに回転させるために、既存の主軸と従動
主軸との間には、互いに噛み合う一対のかさ歯車が設け
られ、その噛合部にはグリス等の潤滑液が塗布され、各
歯車の磨耗を防止するようにしている。さらに、アタッ
チメント主軸装置を主軸の軸線回りに割り出すことによ
り、ワークへの加工形状に応じて工具の向きを任意に設
定することができ、加工への応用範囲を拡げることがで
きる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】アタッチメント主軸装
置でも主軸回転速度の高速化（１００００ min^-1程度）
が望まれており、それに伴い一対のかさ歯車における発
熱も大きくなり、グリス潤滑では潤滑液がはじきとばさ
れて、かさ歯車の発熱を抑えきれずに焼き付いたり磨耗
の原因となる。

【０００５】そのために、一対のかさ歯車等の回転駆動
伝達部、及び軸受等の従動主軸の回転支持部に外部から
大量の潤滑液を直接的に噴射、供給して、回転駆動伝達
部及び回転支持部を潤滑、冷却するとともに、温暖化し
た潤滑液を素早く回収するような構成が望ましい。ここ
で、アタッチメント主軸装置の内部に供給された潤滑液
は、アタッチメント主軸装置の内部下方、つまり回転駆
動伝達部及び回転支持部の下方に貯留され、この貯留部
に設けられた潤滑液回収口から潤滑液が回収される。

【０００６】然しながら、アタッチメント主軸装置を割
り出した場合に、それに連動して潤滑液回収口の位置も
移動してしまい、回転駆動力をアタッチメント主軸装置
の従動主軸に伝達するための歯車列及び従動主軸の回転
支持部の下方領域の貯留部から潤滑液を回収することが
できずに、潤滑液回収口の位置次第では空気を吸い込む
などの不具合を生じる。

【０００７】本発明は、上述の問題を解決することを技
術課題としており、アタッチメント主軸装置の回転駆動
伝達部への潤滑液の供給、回収を確実に行うことができ
るアタッチメント主軸装置を提供することを目的として
いる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の課題は、アタッチ
メント主軸装置を水平軸線回りに回転、割出したとき
に、最も低い位置に移動した潤滑液回収路を開放する潤
滑液回収路開閉手段を設けることにより解決される。す
なわち、本発明は、工作機械の主軸に着脱可能に装着さ
れるとともに、前記主軸の軸線回りに割出可能なアタッ
チメント主軸装置において、前記主軸の先端部に着脱可
能に、かつ、前記主軸の軸線回りに割出可能に取り付け
られるハウジングと、先端部に工具が取り付けられ、前
記ハウジングに回転支持される従動主軸と、前記工作機
械の主軸の回転動力により回転される駆動歯車と、前記
駆動歯車と噛み合い、前記従動主軸に取り付けられた従
動歯車とからなる従動主軸回転手段と、前記ハウジング
の内部の前記従動主軸回転手段及び前記従動主軸の回転
支持部に向けて潤滑液を供給する複数の潤滑液供給路
と、前記ハウジングの内部から潤滑液を回収する複数の
潤滑液回収路と、前記アタッチメント主軸装置の割出動
作により、前記複数の潤滑液回収路のうち最も低い位置
に移動した少なくとも１つの潤滑液回収路を開放し、他
の潤滑液回収路を閉鎖する潤滑液回収路開閉手段と、を
具備するアタッチメント主軸装置を要旨とする。

【０００９】前記潤滑液回収路開閉手段は、前記工作機
械の固定部に設けられたカムと、前記複数の潤滑液回収
路に設けられ、かつ、前記カムと係合して開閉が制御さ
れる開閉弁とから構成することができる。

【００１０】

【作用】アタッチメント主軸装置の割出動作により、複
数の潤滑液回収路のうちハウジングの内部で最も低い位
置にある少なくとも１本の回収路を開放し、他の回収路
を閉鎖する潤滑液回収路開閉手段を設けたので、潤滑液
をアタッチメント主軸装置の内部の潤滑液貯留部の最も
低い位置から空気を吸い込むことなく確実に回収するこ
とができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
実施形態によるアタッチメント主軸装置を説明する。先
ず、アタッチメント主軸装置の側断面図である図１を参
照すると、アタッチメント主軸装置１０は工作機械（図
示せず）の主軸装置１００の先端部に取り付けられる。
主軸装置１００は、主軸頭１０２と、主軸装置１００の
水平な中心軸線Ｏを中心として回転自在に主軸頭１０２
に支持された主軸１０４とを具備している。主軸１０４
の先端には、コレット１０６とドローバー１０８により
動力伝達軸１１０が装着される。主軸頭１０２の先端部
には、後述するアタッチメント主軸装置１０のブラケッ
ト４０が着脱自在に固定される。ブラケット４０は、概
ね円筒形状の部材であり、潤滑液供給通路４０ａ、潤滑
液回収通路４０ｂが形成されている。潤滑液供給通路４
０ａ、潤滑液回収通路４０ｂは、主軸頭１０２に形成さ
れた対応の潤滑液供給通路１０２ａ、潤滑液回収通路１
０２ｂを介して図示しない潤滑液供給装置に連通してい
る。潤滑液供給装置は、例えば、潤滑液供給通路に接続
された潤滑液供給ポンプ、潤滑液回収通路からの潤滑液
を受けるとともに前記潤滑液供給ポンプへの潤滑液源と
なるリザーバなどを含むことができる。更に、前記潤滑
液供給装置はフィルタや冷却装置を備えていても良い。

【００１２】アタッチメント主軸装置１０は、中心軸線
Ｏ回りにブラケット４０に対して回転可能に取り付けら
れた摺動部材４２と、摺動部材４２に固定され主軸装置
１００の先端部に中心軸線Ｏ回りに回転、割出可能に取
り付けられるハウジング１２とを具備している。すなわ
ち、ハウジング１２は、ブラケット４０および摺動部材
４４を介して主軸装置１００の先端部、更に詳細には、
主軸装置１００の主軸頭１０２の先端部に取り付けられ
る。

【００１３】図２をも併せて参照すると、摺動部材４２
は、ブラケット４０の内径に概ね等しい外径にて形成さ
れた円筒壁４４と、該円筒部の一端に形成された端壁４
６とを有している。端壁４６は、動力伝達軸１１０を通
すための中心開口部４６ａと、後述する開閉弁６０を取
り付けるために放射状に等間隔に形成された凹部４６ｂ
と、凹部４６ｂの間に形成された複数のランド部４６ｃ
とを有している。摺動部材４２には、ブラケット４０の
潤滑液供給通路４０ａおよび潤滑液回収通路４０ｂに対
応する潤滑液供給通路および潤滑液回収通路が形成され
ている。摺動部材４２の潤滑液供給通路は、円筒壁４４
の外面に形成された周溝４８ａと、周溝４８ａと端壁４
６のランド部４６ｃとの間に形成された複数の通路４８
ｂから成る。摺動部材４２の潤滑液回収通路は、円筒壁
４４の外面に形成された周溝５０ａと、端壁４６の凹部
４６ｂとの間に形成された複数の通路５０ｂから成る。

【００１４】前記ブラケット４０において主軸頭１０２
の反対側の端面に、環状のカム部材７０がハウジング１
２とともに回転しないように固着されている。カム部材
７０の内周面は後述する開閉弁６０のカムフォロア６８
に接触するカム面となっており、弁閉鎖部７０ａと、弁
閉鎖部７０ａから半径方向外側に窪んだ弁開放部７０ｂ
が形成されている。弁開放部７０ｂは、カム面において
最も低い部位で、水平の中心軸線Ｏを通過する鉛直線に
対して左右対称に、かつ、中心を見込む角度が、摺動部
材４２の端壁４６において隣接する２つの凹部４６ｂの
間の角度よりも広い角度範囲にわたってカム面に沿って
形成されている。

【００１５】アタッチメント主軸装置１０のハウジング
１２は、摺動部材４２とともに回転するように摺動部材
４２に連結される基部１２ａと、従動主軸１４を支持す
るための主軸頭部１２ｂを有している。主軸頭部１２ｂ
は、主軸装置１００に取り付けられたときに、主軸装置
１００の中心軸線Ｏに対して所定の角度αを以て傾斜し
た中心軸線Ｏ１を有しており、複数のベアリングを介し
て従動主軸１４が中心軸線Ｏ１を中心として回転自在に
支持される。従動主軸１４内には、工具ホルダ２６を従
動主軸１４の先端に保持するコレット１６、ドローバー
１８およびドローバー１８を中心軸線Ｏ１に沿って前後
に駆動する皿ばね２２、油圧ピストン２４が配設されて
いる。従動主軸１４、ドローバー１８及び工具ホルダ２
６を貫通して中心軸線Ｏ１に沿ってクーラント供給路が
形成されており、従動主軸１４の後端に設けられたロー
タリージョイント２０を介して図示しないクーラント供
給源から加工領域にクーラントが供給される。

【００１６】動力伝達軸１１０は、既述のように主軸装
置１００のコレット１０６、ドローバー１０８により主
軸１０４の先端に装着されており、かつ、複数のベアリ
ングによりアタッチメント主軸装置１０の基部１２ａに
回転自在に支持されている。そして、従動主軸１４は従
動主軸回転手段としての歯車列３０を介して主軸装置１
００の動力伝達軸１１０から回転駆動力を受ける。歯車
列３０は、ハウジング１２の内部において基部１２ａと
主軸頭部１２ｂとの間の隔壁１２ｃにより画成された歯
車室１２ｄ内に配設されており、動力伝達軸１１０の先
端に動力伝達軸１１０とともに回転可能に取り付けられ
た駆動歯車としてのかさ歯車３２と、複数のベアリング
により中心軸線Ｏ１に平行な中心軸線Ｏ２回りにハウジ
ング１２に支持された回転軸３８と、回転軸３８ととも
に回転するように回転軸３８に取り付けられ、かさ歯車
３２と噛み合う第１の中間歯車としてのかさ歯車３４
と、回転軸３８と一体に形成された第２の中間歯車とし
ての平歯車３６と、従動主軸１４の後端領域に従動主軸
１４とともに回転するように取り付けられ、平歯車３６
と噛み合う従動歯車としての平歯車３９とを具備してい
る。歯車列３０は、第1と第２の中間歯車を省略して、
駆動歯車と従動歯車とが直接噛み合うように構成するこ
ともできる。

【００１７】隔壁１２ｃには複数の潤滑液供給口１２ｅ
および潤滑液回収口１２ｆが形成されており、潤滑液供
給口１２ｅは潤滑液供給管路５２により摺動部材４２の
潤滑液供給通路４８の通路４８ｂと接続され、潤滑液回
収口１２ｆは潤滑液回収管路５４および開閉弁６０とを
介して潤滑液回収通路５０の通路５０ｂに接続されてい
る。潤滑液供給口１２ｅおよび潤滑液回収口１２ｆは、
好ましくは、隔壁１２ｃにおいて概ね円周上に等間隔に
配設されている。更に詳細には、内側の円周上に潤滑液
供給口１２ｅが配設され、外側の円周上に潤滑液回収口
１２ｆが配設される。ただし、隔壁１２ｃは、図示する
ように、三次元的な形状をしているので、厳密な意味で
潤滑液供給口１２ｅと潤滑液回収口１２ｆを「概ね円周
上」に配設することはできない。従って本明細書におい
て「概ね円周上」とは、隔壁１２ｃ外にある平面を仮定
し、その仮想上の平面に投影したときに、潤滑液供給口
１２ｅおよび潤滑液回収口１２ｆが概ね円周上に配設さ
れている場合を含むものとする。

【００１８】図３、４を参照すると、開閉弁６０は入口
ポート６２ａと、出口ポート６２ｂとを有する管状の弁
ハウジング６２を具備している。弁ハウジング６２の出
口ポート６２ｂ側の端部には弁孔６２ｃが形成されてお
り、弁ハウジング６２内にはスプール６６が弁孔６２ｃ
を貫通して図３に示す開放位置と図４に示す閉鎖位置と
の間で軸方向に摺動自在に配設され、弁ハウジング６２
内において、入口ポート６２ａ側の端部にはスプリング
ケース６４がスプール６６に対設するように固定されて
いる。スプール６６は弁ハウジング６２内に配設される
頭部６６ａと、弁孔６２ｃ内に液密に嵌合されるステム
部６６ｂと、ステム部６６ｂの先端に回転自在に取り付
けられたカムフォロア６８を有している。頭部６６ａに
おいて、スプリングケース６４に対面する端面には、圧
縮ばね７２を受承するための中心凹部６６ｃが形成され
ており、中心凹部６６ｃを囲繞するようにＯリング６６
ｄが取り付けられている。スプリングケース６４は概ね
円柱状の部材であり、長手の中心軸に沿って圧縮ばね７
２を受承するためのボア６４ｃが、スプール６６の中心
凹部６６ｃに対面するように形成されている。スプール
６６の中心凹部６６ｃと、スプリングケース６４のボア
６４ｃとの間に圧縮ばね７２が保持され、スプール６６
をカム部材７０のカム面に対して付勢する。スプリング
ケース６４は、その外面に沿って長手方向に形成された
外面溝６４ａと、外面溝６４に開口し、かつ、ボア６４
ｃを横断するように直径方向に形成された横断通路６４
ｂとを有している。既述したように、弁開放部７０ｂ
は、カム部材７０のカム面において水平の中心軸線Ｏを
見込む角度が、摺動部材４２の端壁４６において隣接す
る２つの凹部４６ｂの間の角度よりも広い角度範囲にわ
たって形成されているので、アタッチメント主軸装置１
０を中心軸線Ｏ回りに回転、割り出したときに、少なく
も１つの開閉弁６０が弁開放部７０ｂと係合することと
なる。

【００１９】また、ブラケット４０には、アタッチメン
ト主軸装置１０を中心軸線Ｏ回りに割り出すための割出
装置が配設されている。図１の矢視線Ｂ−Ｂに沿う断面
図である図５を参照すると、本実施形態において前記割
出装置は、中心軸線Ｏに対して垂直な軸線Ｏ３を中心と
して回転自在に支持されたハンドル５６を具備してい
る。ハンドル５６のハンドル軸５６ａの先端にはウォー
ム５６ｂが形成されており、ウォーム５６ｂは、円筒壁
４４において端壁４６の反対側の端部に形成されたウォ
ームホイール５８と係合する。

【００２０】次に、本発明実施形態によるアタッチメン
ト主軸装置１０の作用を説明する。ハウジング１２をブ
ラケット４０を介して主軸装置１００の主軸頭１０２の
先端に固定し、かつ、主軸装置１００のコレット１０
６、ドローバー１０８により動力伝達軸１１０を主軸１
０４の後端方向（図１において右方向）に牽引、保持す
ることにより、アタッチメント主軸装置１０が主軸装置
１００に装着される。アタッチメント主軸装置１０が主
軸装置１００の先端に装着された後、作業員が手操作に
より割出装置のハンドル５６を回転させることにより、
摺動部材４４がブラケット４０に対して相対的に回転
し、アタッチメント主軸装置１０が主軸装置１００の中
心軸線Ｏを中心として回転、割り出しされる。

【００２１】このとき、開閉弁６０のうち最も低い位置
にある少なくとも１つの開閉弁６０のカムフォロア６８
が、カム部材７０の弁開放部７０ｂと係合する。これに
より、開閉弁６０のスプール６６が、スプリングケース
６４から離反した開放位置（図３参照）に移動し、スプ
リングケース６４とスプール６６との間に通路が形成さ
れる。カム部材７０のカム面の弁開放部７０ｂに位置す
る少なくとも１つの開閉弁６０のスプール６６は、弁開
放部７０ｂとカムフォロア６８との係合により半径方向
外側に開放位置へ移動して、スプール６６とスプリング
ケース６４との間に通路が形成され、開閉弁６０の入口
ポート６２ａから出口ポート６２ｂへ潤滑液が流通可能
となる。カム部材７０のカム面の弁閉鎖部７０ａに位置
する他の開閉弁６０のスプール６６は、弁閉鎖部７０ａ
とカムフォロア６８との係合により閉鎖位置に押接され
ており、入口ポート６２ａと出口ポート６２ｂとの間の
連通が遮断される。

【００２２】次いで、主軸装置１００の主軸１０４が図
示しない駆動モータにより回転駆動されると、この回転
駆動力は、動力伝達軸１１０及び歯車列３０を介して、
アタッチメント主軸装置１０の従動主軸１４に伝達され
る。主軸１０４が回転を開始したとき、或いは、主軸１
０４が回転する前に、前記潤滑液供給装置から潤滑液供
給通路１０２ａ、４０ａ、４８ａ、４８ｂおよび複数の
潤滑液供給管路５２を介して潤滑液が歯車室１２ｄ内に
供給される。この潤滑液は、歯車室１２ｄ内の歯車列３
０及び動力伝達軸１１０、回転軸３８、従動主軸１４を
支持するベアリングを潤滑、冷却した後、潤滑液貯留部
としての歯車室１２ｃの下方領域に貯留される。次い
で、貯留されている潤滑液は、弁開放部７０ｂに位置す
る開閉弁６０に接続された潤滑液回収管路５４と、その
開閉弁６０、潤滑液回収通路５０ｂ、５０ａ、４０ｂ、
１０２ｂを介して前記潤滑液供給装置へ回収される。こ
こで、ブラケット４０の内周面と摺動部材４２の円筒壁
４４の外周面との間には、シール部材７４が設けられ、
固定部であるブラケット４０と回転部である摺動部材４
２との間の潤滑液の供給、回収をその隙間から漏洩させ
ることなく確実に行うことができる。

【００２３】このとき、弁閉鎖部７０ａに位置する他の
開閉弁６０では、入口ポート６２ａと出口ポート６２ｂ
との間の連通が遮断されているので、この開閉弁６０を
横断する潤滑液の流通が防止される。こうして、歯車室
１２ｄ内の潤滑液は、カム部材７０の弁開放部７０ｂに
位置する少なくとも１つの開閉弁６０、すなわち、最も
低い位置にある少なくとも１つの開閉弁６０を通じての
み回収される。特に、隔壁１２ｃにおいて回収口１２ｆ
は供給口１２ｅよりも外側に配設されているので、前記
最も低い位置にある開閉弁６０に接続されている回収口
１２ｆもまた図１に示すように最も低い位置にあり、こ
の回収口１２ｆは確実に歯車室１２ｄ内に貯留されてい
る潤滑液の液面よりも下側とすることができる。従っ
て、潤滑液を回収する際に空気を吸い込むことが防止さ
れる。

【００２４】

【発明の効果】アタッチメント主軸装置の内部に供給さ
れた潤滑液は、アタッチメント主軸装置の内部の下部領
域の潤滑液貯留部のみから潤滑液を回収するようにした
ので、アタッチメント主軸装置の割出時でも潤滑液の回
収に際して空気を吸い込むことが防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施形態によるアタッチメント主軸装置
の側断面図である。

【図２】図１において矢視線Ａ−Ａに沿う断面図であ
る。

【図３】本発明実施形態によるアタッチメント主軸装置
の潤滑液回収路開閉手段を示す拡大断面図であり、開放
位置にある状態を示す図である。

【図４】本発明実施形態によるアタッチメント主軸装置
の潤滑液回収路開閉手段を示す拡大断面図であり、閉鎖
位置にある状態を示す図である。

【図５】図１において矢視線Ｂ−Ｂに沿う断面図であ
る。

【符号の説明】

１０…アタッチメント主軸装置 １２…ハウジング １４…従動主軸 ３０…歯車列 ３２…かさ歯車 ３４…かさ歯車 ３６…平歯車 ３８…平歯車 ３９…平歯車 ４０ａ…潤滑液供給通路 ４０ｂ…潤滑液回収通路 ４８ａ…潤滑液供給通路 ４８ｂ…潤滑液供給通路 ５０ａ…潤滑液回収通路 ５０ｂ…潤滑液回収通路 ５２…潤滑液供給管路 ５４…潤滑液回収管路 ５６…ハンドル ５６ｂ…ウォーム ５８…ウォームホイール ６０…開閉弁 ６６…スプール ６８…カムフォロア ７０…カム部材 １００…主軸装置 １０２…主軸頭 １０２ａ…潤滑液供給通路 １０２ｂ…潤滑液回収通路 １０４…主軸

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作機械の主軸に着脱可能に装着される
   とともに、前記主軸の軸線回りに割出可能なアタッチメ
   ント主軸装置において、 前記主軸の先端部に着脱可能に、かつ、前記主軸の軸線
   回りに割出可能に取り付けられるハウジングと、 先端部に工具が取り付けられ、前記ハウジングに回転支
   持される従動主軸と、 前記工作機械の主軸の回転動力により回転される駆動歯
   車と、前記駆動歯車と噛み合い、前記従動主軸に取り付
   けられた従動歯車とからなる従動主軸回転手段と、 前記ハウジングの内部の前記従動主軸回転手段及び前記
   従動主軸の回転支持部に向けて潤滑液を供給する複数の
   潤滑液供給路と、 前記ハウジングの内部から潤滑液を回収する複数の潤滑
   液回収路と、 前記アタッチメント主軸装置の割出動作により、前記複
   数の潤滑液回収路のうち最も低い位置に移動した少なく
   とも１つの潤滑液回収路を開放し、他の潤滑液回収路を
   閉鎖する潤滑液回収路開閉手段と、 を具備することを特徴としたアタッチメント主軸装置。
2. 【請求項２】 前記潤滑液回収路開閉手段は、 前記工作機械の固定部に設けられたカムと、 前記複数の潤滑液回収路に設けられ、かつ、前記カムと
   係合して開閉が制御される開閉弁とから構成される請求
   項１に記載のアタッチメント主軸装置。