JPH1034477A - 主軸の駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 主軸に高負荷が作用したときに当該主軸のト
ルクを補い、設備で行うべき作業の高速化を図り、設備
のサイクルタイムの短縮化を達成する。 【解決手段】 主軸の駆動装置７０は、切削工具に接続
される主軸２１を備えたタレット装置に組み込まれ、主
軸２１を回転駆動する主軸駆動モータＭ２（駆動手段７
１）と、主軸２１を加速するときなどの高負荷時に、主
軸２１に接続されて当該主軸２１に回転力を付加する空
気圧モータＭ３（補助動力手段７２）と、を有する。こ
の空気圧モータＭ３はさらに、主軸２１を減速するとき
などの高負荷時に、主軸２１に接続されて当該主軸２１
に制動力を付加する。空気圧モータＭ３は、タレット装
置側に設けたエア供給手段から給気され、加減速時など
の高負荷時に同期して作動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加工工具などの負
荷部材に接続される主軸を備えた設備、例えばタレット
装置などに組み込まれる主軸の駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車部品はプレス加工工程、機械加工
工程など種々の工程を経て製造されるが、生産効率を高
めるために、機械加工工程では従来よりタレット装置が
多用されている。

【０００３】このタレット装置は、加工工具などの負荷
部材に接続される主軸を備えた設備の一つであり、非回
転のポストに回転自在に取り付けられたドラムと、ドラ
ムの円周上に設けられた複数のギヤヘッドとを有してい
る。各ギヤヘッドには切削工具が設けられ、ドラムを旋
回して複数のギヤヘッドのうちから加工目的にあった所
望のギヤヘッドをワークに向かい合う加工位置に割出し
つつ、順次、所定の機械加工を行うようになっている。

【０００４】タレット装置には、加工位置に割出された
ギヤヘッドの切削工具に接続される主軸を備えた主軸系
が設けられ、また、前記主軸を回転駆動するため、スピ
ンドルモータからなる１つの主軸駆動モータが設けられ
ている。一般的に、主軸駆動モータの動力は、主軸系か
らクラッチ機構を介してギヤヘッドに伝達される。これ
により切削工具が回転して、タップ加工などの所定の機
械加工がワークに施される（特公昭６３−９，９２３号
公報および特開昭６３−４７，００３号公報参照）。

【０００５】なお、近年では、タレットの回転割出し
を、主軸駆動モータの動力で行うようにしたものもあ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】タレット装置などの主
軸を備えた設備において、主軸に作用する負荷が大きい
とき、例えば、加速および減速するときなどでは、主軸
の加減速性能は主軸駆動モータによって定まり、主軸の
立ち上がり時間すなわち加速時間や、主軸の立ち下がり
時間すなわち減速時間は、その大部分が、モータのロー
タ慣性とトルクとの関係に基づいて決まっている。

【０００７】このため、主軸駆動モータの出力が大きく
なると、これに伴ってモータのロータ慣性も大きくなる
ので、加速時間および減速時間が長くなってしまう。ま
た、主軸に接続される切削工具などの負荷部材の負荷側
慣性が大きくなると、加減速時間はさらに長くなってし
まう。このように主軸の加速時間および減速時間が長い
と、タレット装置によるタップ加工などの個々の加工時
間や、タレット装置による一連の機械加工のサイクルタ
イムが長くなるという問題がある。

【０００８】本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決
するためになされたものであり、主軸に高負荷が作用し
たときに当該主軸のトルクを補い、設備で行うべき作業
の高速化を図り、設備のサイクルタイムの短縮化を達成
し得る主軸の駆動装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の請求項１に記載の発明は、加工工具などの負荷部材に
接続される主軸を備えた設備に組み込まれる主軸の駆動
装置であって、前記主軸を回転駆動する駆動手段と、前
記主軸を加速するときなどの高負荷時に、前記主軸に接
続されて当該主軸に回転力を付加する補助動力手段と、
を有することを特徴とする主軸の駆動装置である。

【００１０】この主軸の駆動装置では、主軸を加速する
ときなどの高負荷時には、主軸は、駆動手段による回転
力に加えて、当該主軸に接続された補助動力手段からも
回転力が付加されて回転駆動される。このため、駆動手
段の出力が補助され高負荷時のトルク不足が補われるた
め、主軸の加速時間が短くなる。したがって、主軸の加
速性が向上し、負荷部材で行うべき作業に要する時間
や、設備のサイクルタイムが短くなる。また、駆動手段
の出力を大きくしたり、負荷部材の負荷側慣性が大きく
なったりしても、補助動力手段が回転力を付加するた
め、加速時間が長くなることが抑えられる。

【００１１】また、請求項２に記載の発明では、前記補
助動力手段は、前記主軸を減速するときなどの高負荷時
に、前記主軸に接続されて当該主軸に制動力を付加する
ことを特徴とする。

【００１２】かかる構成では、主軸を減速するときなど
の高負荷時には、主軸は、当該主軸に接続された補助動
力手段から制動力が付加されて減速されるため、主軸の
減速時間が短くなる。したがって、主軸の減速性が向上
し、負荷部材で行うべき作業に要する時間や、設備のサ
イクルタイムが短くなる。また、駆動手段の出力を大き
くしたり、負荷部材の負荷側慣性が大きくなったりして
も、補助動力手段が制動力を付加するため、減速時間が
長くなることが抑えられる。

【００１３】また、請求項３に記載の発明では、前記補
助動力手段は、前記主軸の前記高負荷時に同期して作動
することを特徴とする。

【００１４】かかる構成では、補助動力手段は、主軸の
加速または減速など補助が必要な高負荷時にのみ作動す
るので、当該補助動力手段を駆動させるための動力の無
駄な消費が抑制される。

【００１５】また、請求項４に記載の発明では、補助動
力手段は、圧縮空気のエネルギを回転力として変換する
と共に正逆両方向に回転自在な空気圧モータから構成し
たことを特徴とする。

【００１６】かかる構成では、同出力の電動モータと比
べて小型かつ軽量であるという空気圧モータの利点か
ら、補助動力手段の小型、軽量化を通して、主軸の駆動
装置の全体が軽量で小型なものとなる。

【００１７】また、請求項５に記載の発明では、前記空
気圧モータに供給される圧縮空気は、前記設備に設けら
れた圧縮空気供給源から取ることを特徴とする。

【００１８】かかる構成では、空気圧モータを駆動させ
るために圧縮空気供給源を別途設けたり、複雑な配管系
を設けたりする必要がなくなり、主軸の駆動装置の構成
は簡素なものとなる。

【００１９】また、請求項６に記載の発明では、前記空
気圧モータは、前記主軸の前記高負荷時以外のときに
は、前記主軸とは別個に自由に回転自在であることを特
徴とする。

【００２０】かかる構成では、主軸の加速または減速な
ど補助が必要な高負荷時にのみ空気圧モータを作動で
き、当該空気圧モータを駆動させるための圧縮動力の無
駄な消費が抑制される。

【００２１】

【発明の効果】請求項１に記載の主軸の駆動装置によれ
ば、主軸を加速するときなどの高負荷時には、補助動力
手段が駆動手段の出力を補助して高負荷時のトルク不足
を補うため、主軸の加速性が向上し、負荷部材で行うべ
き作業に要する時間や、設備のサイクルタイムの短縮化
を図ることが可能となる。また、駆動手段の出力を大き
くしたり、負荷部材の負荷側慣性が大きくなったりして
も、補助動力手段が回転力を付加するため、加速時間が
長くなることを抑制できる。

【００２２】請求項２に記載の発明によれば、主軸を減
速するときなどの高負荷時には、補助動力手段が主軸に
制動力を付加するため、請求項１による主軸の加速性に
加えて、主軸の減速性も向上し、負荷部材で行うべき作
業に要する時間や、設備のサイクルタイムの一層の短縮
化を図ることが可能となる。また、駆動手段の出力を大
きくしたり、負荷部材の負荷側慣性が大きくなったりし
ても、補助動力手段が制動力を付加するため、減速時間
が長くなることを抑制できる。

【００２３】請求項３に記載の発明によれば、主軸の高
負荷時に同期して補助動力手段を作動させるため、当該
補助動力手段を駆動させるための動力の無駄な消費を抑
制することができる。

【００２４】請求項４に記載の発明によれば、同出力の
電動モータと比べて小型かつ軽量であるという空気圧モ
ータの利点から、補助動力手段の小型、軽量化を通し
て、主軸の駆動装置の全体の軽量化および小型化を図る
ことが可能となる。

【００２５】請求項５に記載の発明によれば、空気圧モ
ータを駆動させるために圧縮空気供給源を別途設けた
り、複雑な配管系を設けたりする必要がなくなり、主軸
の駆動装置の構成の簡素化を図ることが可能となる。

【００２６】請求項６に記載の発明によれば、主軸の高
負荷時にのみ空気圧モータを作動させ、当該空気圧モー
タを駆動させるための圧縮空気の無駄な消費を抑制する
ことができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００２８】図１および図２は、本発明に係る主軸の駆
動装置を組み込んだタレット装置の外観を示す正面図お
よび内部構造を概略示す要部断面図、図３は、主軸の駆
動装置の要部を示す断面図である。

【００２９】加工工具などの負荷部材に接続される主軸
を備えた設備の一つとして、前述したように、タレット
装置がある。図１および図２に示すように、タレット装
置１０は、非回転のポスト１１に回転自在に取り付けら
れたドラム１２と、ドラム１２の円周上に設けられた複
数のギヤヘッド１３とを有している。各ギヤヘッド１３
には切削工具１４が設けられ、ドラム１２を旋回して複
数のギヤヘッド１３のうちから加工目的にあった所望の
ギヤヘッド１３をワークに向かい合う加工位置に割出し
つつ、順次、所定の機械加工を行うようになっている。
タレット装置１０には、加工位置に割出されたギヤヘッ
ド１３の切削工具１４に接続される主軸２１を備えた主
軸系が設けられ、主軸２１を回転駆動するために、主軸
駆動装置７０が組み込まれている。また、タレット装置
１０には、複数のギヤヘッド１３のそれぞれに対して切
削油、エアおよび潤滑油を分配し供給する流体分配装置
１５も組み込まれている。

【００３０】さらに詳述すれば、タレット装置１０は、
傾斜面（傾斜角度４５度）が形成されベース１６に固定
されたユニット本体１７を有し、この本体１７の傾斜面
から直交する方向に突出するようにポスト１１が取り付
けられている。ドラム１２は、そのボス部１２ａがポス
ト１１に挿通され、軸受１８を介してポスト１１に回動
自在に支持されている。ギヤヘッド１３の回転割出し
は、ユニット本体１７に取り付けた割出しモータＭ１
（図１参照）によりドラム１２を正逆適宜方向に旋回駆
動してなされる。

【００３１】図示例のタレット装置１０では、ドラム１
２は円錘台形状に形成され、円錘面上の４つの割出面の
それぞれにギヤヘッド１３が取り付けられている。な
お、１つのギヤヘッド１３のみを図示し、他の３つのギ
ヤヘッドは図示省略してある。各ギヤヘッド１３は、切
削工具１４と駆動軸２０とを備え、駆動軸２０が水平と
なる加工位置においては、その駆動軸２０とユニット本
体１７内に水平支持された主軸系との軸心が一致する。
主軸系は、主軸２１と、主軸２１に対して軸方向にのみ
進退自在で主軸２１とともに回転するクラッチ軸２１ａ
とを備えている。クラッチ軸２１ａと駆動軸２０との間
にはクラッチ機構２２が設けられ、クラッチ軸２１ａを
回転自在に保持したスリーブ２３が駆動軸２０に対して
進退移動することにより、主軸２１と駆動軸２０との連
結または連結解除がなされる。前記スリーブ２３はシフ
タ２４を介してシリンダ２５に連結され、シリンダ２５
の作動により進退移動する。後述する主軸駆動装置７０
の駆動力が、主軸系からクラッチ機構２２を介してギヤ
ヘッド１３に伝達され、これにより切削工具１４が回転
して、タップ加工などの所定の機械加工がワークに施さ
れる。

【００３２】流体分配装置１５は、４つのギヤヘッド１
３に対して、切削油、エアおよび潤滑油などの流体の分
配を行うものであり、ドラム１１に取り付けられて当該
ドラム１１とともに回転するロータリジョイント３０を
有する。このロータリジョイント３０は中空筒形状をな
し、その内周面が、円柱形状をなすポスト１１の外周面
に対して摺動自在に嵌合している。各流体はロータリジ
ョイント３０に接続した複数の配管Ｐを介してギヤヘッ
ド１３に供給されるが、切削油は加工位置に割出された
ギヤヘッド１３にのみ供給され、エアおよび潤滑油は非
加工位置にあるギヤヘッドにも常時供給されるようにな
っている。

【００３３】ロータリジョイント３０には、各ギヤヘッ
ド１３ごとに、切削油分配口３１、第１エア分配口３
５、第２エア分配口３６および潤滑油分配口３７が形成
されている。ポスト１１には、加工位置に割出されたギ
ヤヘッド１３用の切削油分配口３１に連通する切削油供
給孔３２が形成されている。また、ポスト１１には、第
１エア分配口３５、第２エア分配口３６および潤滑油分
配口３７に図示しないリング溝を介して常時連通する第
１エア供給孔４４、第２エア供給孔４５および潤滑油供
給孔４６が形成されている。切削油供給孔３２は、配管
Ｐ５を介して切削油供給手段３４に接続された切削油供
給ポート３３に連通している。第１エア供給孔４４およ
び第２エア供給孔４５は、配管Ｐ６を介してエア供給手
段４８に接続された第１エア供給ポート４７および第２
エア供給ポート（不図示）に連通している。また、潤滑
油供給孔４６は、配管Ｐ７を介して潤滑油供給手段５０
に接続された潤滑油供給ポート５１に連通している。

【００３４】そして、ドラム１２を旋回して加工位置に
所望のギヤヘッド１３を割出すと、当該ギヤヘッド１３
用の切削油分配口３１が切削油供給孔３２に連通して、
切削油が割出されたギヤヘッド１３に供給される。ま
た、各第１エア分配口３５が第１エア供給孔４４に連通
してエアが各ギヤヘッド１３に供給され、各第１２エア
分配口３６が第２エア供給孔４５に連通してエアが各ギ
ヤヘッド１３に供給される。潤滑油も同様にして各ギヤ
ヘッド１３に供給される。

【００３５】前述したように、ギヤヘッド１３には主軸
駆動装置７０の駆動力が伝達されるが、本実施形態の主
軸駆動装置７０は、主軸２１を回転駆動する駆動手段７
１と、主軸２１を加速するときなどの高負荷時に、前記
主軸２１に接続されて当該主軸２１に回転力を付加する
補助動力手段７２と、を有している。この補助動力手段
７２は、主軸２１を減速するときなどの高負荷時には、
主軸２１に接続されて当該主軸２１に制動力を付加する
ようになっている。

【００３６】さらに詳述すれば、前記駆動手段７１は、
ユニット本体１７に取り付けた主軸駆動モータＭ２から
構成されている。主軸駆動モータＭ２は、スピンドルモ
ータからなり、その出力軸２６に主軸２１が連結されて
いる。図３に拡大して示すように、主軸２１の端部に設
けた締め付けリング７３により、当該主軸２１は出力軸
２６に対して強固に連結されている。

【００３７】前記補助動力手段７２は、図３に拡大して
示すように、圧縮空気のエネルギを回転力として変換す
ると共に正逆両方向に回転自在な空気圧モータＭ３から
構成されている。この空気圧モータＭ３はベーン形であ
り、ハウジング７４に形成されたシリンダ部の内周面に
摺接するベーン７５が入力軸７６に設けられ、この入力
軸７６は、軸受７７を介して主軸２１に対して相対的に
回転自在に保持されている。

【００３８】空気圧モータＭ３を駆動する圧縮空気の給
排気のため、Ａポート７８およびＢポート７９の２つの
エア系統がハウジング７４やユニット本体１７などに形
成されている。Ａ、Ｂ各ポート７８，７９は、タレット
装置１０に設けた前記エア供給手段４８（図２参照）に
接続され、当該エア供給手段４８から空気圧モータＭ３
にエアを供給するようにしてある。

【００３９】空気圧モータＭ３は正逆両方向に回転駆動
されるようになっており、主軸２１の回転方向と同じ回
転方向を空気圧モータＭ３の正転時とすると、この正転
時には、Ａポート７８から給気され、Ｂポート７９から
排気される。一方、空気圧モータＭ３の逆転時には、Ｂ
ポート７９から給気され、Ａポート７８から排気され
る。空気圧モータＭ３の所望の回転方向に対応してＡポ
ート７８またはＢポート７９から選択的に給気するた
め、エア供給路を切換える図示しない流路切換弁が設け
られている。さらに、Ａ、Ｂ各ポート７８，７９には、
空気圧モータＭ３への給気量を制御する流量制御用電磁
弁８０，８１が設けられている。

【００４０】入力軸７６の基端外周面とハウジング内周
面との間には、これら両面で挟持され、入力軸７６の回
転に伴って当該入力軸７６の回りを遊星運動する複数個
の遊星ローラ８２が配置されている。なお、入力軸７６
の基端外周面を太陽歯車とし、ハウジング内周面に内歯
車を形成し、遊星ローラ８２を遊星歯車としてもよい。
前記遊星ローラ８２にピン８３を介して連結されたコレ
ット型ロータ８４が入力軸７６の軸方向に隣接して配置
されている。コレット型ロータ８４には、主軸２１が挿
通される中心孔８４ａと、外周がテーパ面となったコレ
ット部８４ｂとが形成されている。コレット部８４ｂ
は、内周がテーパ面となったロックリング８５に挿通さ
れ、当該ロックリング８５を軸方向に沿って図中右行さ
せると、コレット部８４ｂが主軸２１に締め付けられ、
入力軸７６のトルクは、遊星ローラ８２、ピン８３、コ
レット型ロータ８４を経て主軸２１に伝達される。この
状態からロックリング８５を図中左行させると、コレッ
ト部８４ｂの締め付けが解除され、入力軸７６から主軸
２１へのトルクの伝達が遮断される。このときには、入
力軸７６は回転フリーの状態になる。したがって、ロッ
クリング８５の移動を制御すれば、主軸２１の回転駆動
や制動を補助する必要があるときにのみ、補助動力手段
７２を作動させることができることになる。

【００４１】ロックリング８５の上記移動制御のため、
ロックリング８５を磁性体から形成し、このロックリン
グ８５を所定隙間を隔てて挟むように、図中右側には強
力な永久磁石８６を配置し、図中左側には電磁石８７を
配置してある。電磁石８７のコイルへ通電すると、磁性
ロックリング８５は電磁石８７によって引き付けられて
図中左行し、入力軸７６は回転フリーの状態になる。一
方、コイルへの通電を遮断すると、磁性ロックリング８
５は永久磁石８６に引き寄せられて図中右行し、入力軸
７６のトルクを主軸２１に伝達する状態になる。

【００４２】入力軸７６から主軸２１へ回転力を付加す
るときには、コレット型ロータ８４の回転数が主軸２１
の回転数と同期するように、空気圧モータＭ３は回転制
御される。この回転制御は空気圧モータＭ３への給気量
を調整することによりなされ、Ａ、Ｂ各ポート７８，７
９に設けた流量制御用電磁弁８０，８１によって前記給
気量が調整される。

【００４３】次ぎに、本実施形態の作用を、図４に示す
動作タイムチャートを参照して説明する。

【００４４】図４（Ａ）は主軸２１のトルク変化を、
（Ｂ）は主軸２１の速度変化を、（Ｃ）は送り軸の速度
変化を、（Ｄ）はポートの切換状態を、（Ｅ）は電磁石
８７のオン／オフ状態をそれぞれ示すタイムチャートで
ある。なお、同図（Ａ）（Ｂ）においては、補助動力手
段７２を備えた本実施形態の場合の変化を実線で示し、
補助動力手段７２を作動させない比較例の場合の変化を
点線で示してある。さらに、同図（Ａ）においては、補
助動力手段７２で補うトルク領域をハッチングで示して
ある。

【００４５】本実施形態では、図４（Ａ）（Ｄ）（Ｅ）
に示すように、流量制御用電磁弁８０，８１の開閉によ
る給気（オン）／給気停止（オフ）動作、電磁石８７の
オン／オフ動作は、主軸２１のトルクの上限設定値ａお
よび下限設定値ｂで定まる範囲を越えたタイミングに同
期してなされるようになっている。主軸駆動モータＭ２
のトルク変動は、当該モータＭ２に印加される電流値に
基づいて監視できるが、トルクセンサなどの検出手段を
別途設けて監視してもよい。

【００４６】また、流路切換弁によるエア供給路の切換
え（Ａポート７８から給気するか、Ｂポート７９から給
気するかの切換え）は、ギヤヘッド１３の中に設けられ
切削工具１４を前後進させる送り軸の位置に基づいて行
われ、送り軸が後進限位置にあるときにはＡポート７８
をエア供給路とし、送り軸が前進限位置に達するとＢポ
ート７９をエア供給路とすべく切換えられる。送り軸が
後進限位置および前進限位置に達したか否かは送り軸に
取り付けたリミットスイッチなどにより検知される。

【００４７】まず、ドラム１２を旋回して加工目的にあ
ったギヤヘッド１３が割出されると、図２に示したよう
に、シリンダ２５の作動によりスリーブ２３が前進移動
し、主軸２１が、クラッチ軸２１ａおよびクラッチ機構
２２を介して、ギヤヘッド１３の駆動軸２０に連結され
る。

【００４８】主軸駆動モータＭ２を始動する前に、図４
（Ｅ）に示すように、電磁石８７のコイルへの通電を遮
断（オフ）する。これにより、電磁石８７に引き付けら
れていた磁性ロックリング８５が永久磁石８６に引き寄
せられて図３中右行し、コレット部８４ｂが主軸２１に
締め付けられる。主軸駆動モータＭ２のトルク変動は当
該モータＭ２に印加される電流値に基づいて監視してお
り、主軸駆動モータＭ２の始動に伴って電流値が急増す
ると、図４（Ｄ）に示すように、流路切換弁を作動させ
てＡポート７８を給気系、Ｂポート７９を排気系とし、
Ａポート７８の流量制御用電磁弁８０を開いて給気を開
始（オン）する。Ａポート７８からの給気に伴って空気
圧モータＭ３が正転（主軸２１の回転方向と同じ方向）
し、空気圧モータＭ３における入力軸７６のトルクは、
遊星ローラ８２、ピン８３、コレット型ロータ８４を経
て主軸２１に伝達される。

【００４９】すると、主軸２１は、図４（Ａ）に示すよ
うに、主軸駆動モータＭ２自体のトルクに加えて、空気
圧モータＭ３から伝達されるトルクがさらに付加され
て、回転駆動されることになる。このように主軸２１の
加速時という高負荷時において、空気圧モータＭ３から
主軸２１に対してトルクが補われることから、図４
（Ｂ）に示すように、主軸速度が所定速度Ｖ0 に達する
までの立上がり時間（ｔ１−０）は、補助動力手段７２
を作動させない比較例に比べて短くなる。

【００５０】主軸速度が所定速度Ｖ0 に達するまで加速
するときには、空気圧モータＭ３は、コレット型ロータ
８４の回転数が主軸２１の回転数と同期するように、Ａ
ポート７８に設けた流量制御用電磁弁８０により給気量
が調整されつつ回転制御されている。

【００５１】主軸速度が所定速度Ｖ0 に達すると、主軸
２１の回転駆動を補助する必要がなくなるので、補助動
力手段７２の作動を停止する。つまり、主軸駆動モータ
Ｍ２に印加される電流値が安定域になったことを検知す
ると、流量制御用電磁弁８０を閉じ、Ａポート７８から
の給気を停止（オフ）する。さらに、電磁石８７のコイ
ルへ通電（オン）する。これにより、永久磁石８６に引
き寄せられていた磁性ロックリング８５が電磁石８７に
引き付けられて図３中左行し、コレット部７４ｂの締め
付けが解除され、空気圧モータＭ３の入力軸７６が回転
フリーの状態になる。

【００５２】主軸速度が所定速度Ｖ0 に達した状態にお
いて、主軸駆動モータＭ２からの駆動力でギヤヘッド１
３の切削工具１４が回転駆動されつつ前進限に向けて送
られ、タップ加工などの機械加工をワークに行う。

【００５３】切削工具１４の送りが前進限に達すると
（図４（Ｃ）の時間ｔ２）、切削工具１４の後退移動が
開始される。

【００５４】機械加工が完了すると、主軸駆動モータＭ
２の駆動を停止するが（時間ｔ３）、主軸駆動モータＭ
２のロータ部分が慣性力で回転しているために、主軸２
１は依然として回転している。主軸駆動モータＭ２の停
止に伴って電流値が急減すると、図４（Ｅ）に示すよう
に、電磁石８７のコイルへの通電を再び遮断（オフ）し
て、コレット部８４ｂを主軸２１に締め付ける。さら
に、図４（Ｄ）に示すように、流路切換弁を作動させて
Ｂポート７９を給気系、Ａポート７８を排気系とし、Ｂ
ポート７９の流量制御用電磁弁８１を開いて給気を開始
（オン）する。Ｂポート７９からの給気に伴って空気圧
モータＭ３が逆転（主軸２１の回転方向とは逆の方向）
し、空気圧モータＭ３における入力軸７６のトルクは、
遊星ローラ８２、ピン８３、コレット型ロータ８４を経
て主軸２１に伝達される。このとき、逆転する空気圧モ
ータＭ３は主軸２１の回転抵抗となる。

【００５５】すると、主軸２１は、図４（Ａ）に示すよ
うに、空気圧モータＭ３から伝達されるトルクが制動力
して付加されて、回転を停止することになる。このよう
に主軸２１の減速時という高負荷時において、空気圧モ
ータＭ３から主軸２１に対して制動力が付加されること
から、図４（Ｂ）に示すように、主軸速度が所定速度Ｖ
0 からゼロ（停止）になるまでの立下がり時間（ｔ４−
ｔ３）は、補助動力手段７２を作動させない比較例に比
べて短くなる。

【００５６】主軸２１を減速するときには、急激な制動
力が主軸２１に付加されないように、流量制御用電磁弁
８１により給気量が適宜調整される。

【００５７】主軸速度がゼロになると（時間ｔ４）、主
軸２１の回転停止を補助する必要がなくなるので、補助
動力手段７２の作動を停止する。つまり、流量制御用電
磁弁８１を閉じてＢポート７９からの給気を停止（オ
フ）し、電磁石８７のコイルへ通電（オン）する。これ
により、磁性ロックリング８５によるコレット部８４ｂ
の締め付けが解除され、空気圧モータＭ３の入力軸７６
が回転フリーの状態になる。

【００５８】なお、主軸２１の加速時におけるＢポート
７９からの排気および減速時におけるＡポート７８から
の排気を、図示しないサイレンサで消音しつつ図示しな
いポートや配管などを通して切削工具１４に吹き付け、
当該切削工具１４の冷却風として利用し、エアを無駄に
消費しないようにしてある。

【００５９】以上説明したように、本実施形態では、補
助動力手段７２としての空気圧モータＭ３によって、主
軸駆動モータＭ２の立上げ時にはモータＭ２のトルク不
足が補われるので主軸２１の加速時間が短くなる一方、
主軸駆動モータＭ２の立下げ時には主軸２１の回転を制
動するトルクが付加されるので主軸２１の減速時間が短
くなる。したがって、主軸２１の加速性および減速性が
向上し、タレット装置１０によるタップ加工などの個々
の加工時間や、タレット装置１０による一連の機械加工
のサイクルタイムが短縮され、加工効率を向上させるこ
とができる。また、主軸駆動モータＭ２の出力を大きく
したり、切削工具１４などの負荷部材の負荷側慣性が大
きくなったりした場合でも、加減速時間が長くなること
を抑制できる。

【００６０】また、主軸駆動モータＭ２のトルク変動を
監視しつつ流路切換弁や流量制御用電磁弁８０，８１を
バルブ制御し、主軸２１の加減速などの高負荷時に同期
して空気圧モータＭ３を作動させるようにしたため、補
助が必要なときにのみ空気圧モータＭ３が作動すること
になり、当該空気圧モータＭ３を駆動させるための動力
すなわち圧縮空気の無駄な消費を抑制することができ
る。

【００６１】また、一般に空気圧モータは同出力の電動
モータと比べて小型かつ軽量であるという利点があるの
で、補助用の駆動源として電動モータを用いる場合に比
べて、補助動力手段７２の小型、軽量化を通して、主軸
駆動装置７０全体の軽量化および小型化を図ることが可
能となる。

【００６２】また、空気圧モータＭ３に供給されるエア
はタレット装置１０に設けたエア供給手段４８から取る
ようにしたので、別途エア供給源を設けたり、複雑な配
管系を設けたりする必要がなく、主軸駆動装置７０の構
成の簡素化を図ることが可能となる。

【００６３】また、空気圧モータＭ３は、主軸２１の高
負荷時以外のときには、主軸２１とは別個に自由に回転
自在であるので、主軸２１の高負荷時にのみ空気圧モー
タＭ３を作動させて、エアの無駄な消費を抑制すること
ができる。

【００６４】なお、本発明に係る主軸の駆動装置７０を
タレット装置１０に組み込んだ実施形態について説明し
たが、本発明は、負荷部材に接続される主軸を備えた設
備であればタレット装置１０以外にも適用できることは
言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る主軸の駆動装置を組み込んだタ
レット装置の外観を示す正面図である。

【図２】 同タレット装置の内部構造を概略示す要部断
面図である。

【図３】 主軸の駆動装置の要部を示す断面図である。

【図４】 実施形態の作用の説明に供する動作タイムチ
ャートである。

【符号の説明】

１０…タレット装置（設備） １４…切削工具（負荷部材） ２１…主軸 ４８…エア供給手段（圧縮空気供給源） ７０…主軸の駆動装置（７１…駆動手段、７２…補助動
力手段） ７５…ベーン ７６…入力軸 ７８，７９…Ａ、Ｂポート ８０，８１…流量制御用電磁弁 ８２…遊星ローラ ８３…ピン ８４…コレット型ロータ ８５…ロックリング ８６…永久磁石 ８７…電磁石 Ｍ２…主軸駆動モータ（７１…駆動手段） Ｍ３…空気圧モータ（７２…補助動力手段）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加工工具などの負荷部材に接続される主
   軸を備えた設備に組み込まれる主軸の駆動装置であっ
   て、 前記主軸を回転駆動する駆動手段と、 前記主軸を加速するときなどの高負荷時に、前記主軸に
   接続されて当該主軸に回転力を付加する補助動力手段
   と、を有することを特徴とする主軸の駆動装置。
2. 【請求項２】 前記補助動力手段は、前記主軸を減速す
   るときなどの高負荷時に、前記主軸に接続されて当該主
   軸に制動力を付加することを特徴とする請求項１に記載
   の主軸の駆動装置。
3. 【請求項３】 前記補助動力手段は、前記主軸の前記高
   負荷時に同期して作動することを特徴とする請求項１ま
   たは請求項２に記載の主軸の駆動装置。
4. 【請求項４】 前記補助動力手段は、圧縮空気のエネル
   ギを回転力として変換すると共に正逆両方向に回転自在
   な空気圧モータから構成したことを特徴とする請求項１
   〜請求項３のいずれかに記載の主軸の駆動装置。
5. 【請求項５】 前記空気圧モータに供給される圧縮空気
   は、前記設備に設けられた圧縮空気供給源から取ること
   を特徴とする請求項４に記載の主軸の駆動装置。
6. 【請求項６】 前記空気圧モータは、前記主軸の前記高
   負荷時以外のときには、前記主軸とは別個に自由に回転
   自在であることを特徴とする請求項４または請求項５に
   記載の主軸の駆動装置。