(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング２により回転可能に支持された主軸３の先端部に着脱可能に装着された工具アタッチメント６に外部から電力を供給する主軸装置１の工具アタッチメント給電装置において、上記主軸３の軸芯に貫通穴３ａを形成し、該貫通穴３ａ内に固定部材９ｂを挿入し、該固定部材９ｂの先端部に無接触給電装置の８給電部材８ａを固定し、受電部材８ｂを上記工具アタッチメント６の装着時に上記給電部材８ａと所定空隙をあけて対向するように該工具アタッチメント６に固定し、上記固定部材９ｂの先端部を上記主軸３により相対回転可能かつ軸方向及び径方向移動不能に支持し、上記固定部材９ｂの後端部を上記ハウジング２に固定されたフランジ部９ａにより軸方向移動可能かつ回転方向及び径方向移動不能に支持したことを特徴とする主軸装置の工具アタッチメント給電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、マシニングセンタ等の主軸装置に着脱可能に装着された工具アタッチメントに外部から電力を供給するための給電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、マシニングセンタ等の主軸に着脱可能に装着される工具アタッチメントにおいては、駆動機構を単純化するとともに全体を小型化するために、該工具アタッチメントの工具主軸等の駆動モータを該工具アタッチメント自体に内蔵する場合がある。
【０００３】
上記駆動モータへの給電は、工具アタッチメントの着脱に支障がないように行う必要がある。そこでこの種の給電構造として、例えば実開昭５１−１４１８７２号公報には、モータを内蔵する工具アタッチメントの外周に環状通電体と、該環状通電体と係脱可能に固定支持部に移動自在に支持され、外部電源装置に接続されたブラシとを備えたものが提案されている。
【０００４】
しかし上記環状通電体とブラシを用いる構造では、ブラシの寿命が摩耗によって限られ、定期的なメンテナンスが必要であるという問題がある。
【０００５】
そこで本出願人は、上記問題を解消するために、無接触よって給電を行う無接触給電装置を採用した工具アタッチメント給電構造を提案した（実願平５−２８３９１号）。
【０００６】
上記提案に係る工具アタッチメント給電構造は、主軸内に固定部材を挿入し、該固定部材の先端部に給電部材を、工具アタッチメントに受電部材を互いに対向するように固定した構造となっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記提案に係る給電構造の場合、加工条件等の如何によっては安定した電力供給ができない場合があることが判明した。これは主軸モータの熱，給電ロスによる熱，あるいは工具による加工熱によって上記給電部材を支持する固定部材が軸方向に熱膨張し、これにより給電部材と受電部材との空隙間隔が変化することに起因するものと考えられる。
【０００８】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、給電部材と受電部材との空隙間隔を必要な精度に維持して安定した電力供給を行うことのできる主軸装置の工具アタッチメント給電装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ハウジング２により回転可能に支持された主軸３の先端部に着脱可能に装着された工具アタッチメント６に外部から電力を供給する主軸装置１の工具アタッチメント給電装置において、上記主軸３の軸芯に貫通穴３ａを形成し、該貫通穴３ａ内に固定部材９ｂを挿入し、該固定部材９ｂの先端部に無接触給電装置の８給電部材８ａを固定し、受電部材８ｂを上記工具アタッチメント６の装着時に上記給電部材８ａと所定空隙をあけて対向するように該工具アタッチメント６に固定し、上記固定部材９ｂの先端部を上記主軸３により相対回転可能かつ軸方向及び径方向移動不能に支持し、上記固定部材９ｂの後端部を上記ハウジング２に固定されたフランジ部９ａにより軸方向移動可能かつ回転方向及び径方向移動不能に支持したことを特徴としている。
【００１０】
【作用】
本発明に係る主軸装置の工具アタッチメント給電装置によれば、固定部材の給電部材が固定された先端部を主軸に対して相対回転可能かつ軸方向移動不能に支持し、後端部を軸方向移動可能に支持したので、主軸モータの熱等により固定部材が熱膨張した場合、該固定部材は給電部材が配設された先端部を基点として後端部側に伸び、先端部側にはほとんど伸びない。従って給電部材と受電部材との空隙が変化することはなく、ひいては安定した電力供給が行われる。
【００１１】
【実施例】
以下本発明の実施例を添付図に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施例による主軸装置の工具アタッチメント給電装置を説明するための断面正面図であり、工具アタッチメントを装着した状態を示している。
【００１２】
図において、１は本実施例構造を備えた主軸装置であり、該主軸装置１のハウジング（主軸支持部）２は筒状のもので、該ハウジング２内には主軸３が挿入されている。該主軸３はハウジング２内に軸方向に間隔をおいて配置された軸受４ａ，４ｂによって回転自在に軸支されている。ここで、上記主軸３の先端部は上記軸受４ａによってハウジング２に対して軸方向に固定支持され、かつ後端部は軸受４ｂによってハウジング２に対して軸方向に移動可能に支持されている。また上記ハウジング２内には上記主軸３を回転駆動するためのモータ５が組み込まれている。該モータ５のステータ５ａはハウジング２の内周面に固定され、ロータ５ｂは上記ステータ５ａに対向するように上記主軸３の外周面に固定されている。
【００１３】
上記主軸３は、軸芯に貫通穴３ａが形成された円筒状のものであり、先端部には工具アタッチメント６を着脱可能に装着するための工具着脱装置が設けられている。この工具着脱装置は以下の構造になっている。主軸先端部の内周面に雌テーパ状のシャンク挿入穴３ｂが、外周面に締付用雄ねじ３ｃがそれぞれ形成され、主軸先端面に回転力伝達用キー３ｄが固着され、上記雄ねじ３ｃに締付用ナット７の雌ねじ７ａが螺合している。該締付用ナット７の下端には押圧片７ｂが所定角度間隔毎に一体形成されており、また該締付用ナット７の側方には該ナット７を回転方向にロックするロック手段（図示せず）が配設されている。
【００１４】
上記工具アタッチメント６は、アタッチメントケース６ｅと、該ケース６ｅ内に主軸直角方向に挿入され、かつ回転自在に軸支された工具主軸６ａと、該工具主軸６ａの先端に固定された工具Ｔと、上記アタッチメントケース６ｅ内に組み込まれ、上記工具主軸６ａを回転駆動するモータ（図示せず）とを備えた構成となっている。
【００１５】
また上記アタッチメントケース６ｅには上記工具主軸６ａと直角方向に延びるシャンク部６ｆが形成されており、該シャンク部６ｆの先端部には上記主軸３のシャンク挿入穴３ｂに嵌合する雄テーパ面６ｂが形成されている。また該シャンク部６ｆの外周には上記主軸３の先端面に圧接する圧接部６ｄが環状に一体形成されている。該圧接部６ｄには上記締付用ナット７の押圧片７ｂに対する逃げとなる切り欠きが形成されており、また上記動力伝達用キー３ｄに係合する凹部６ｃが形成されている。
【００１６】
そして上記主軸３と工具アタッチメント６との結合部内に給電装置８が配設されている。この給電装置８は、多数巻線を有する一対の給電側コア（給電部材）８ａと受電側コア（受電部材）８ｂとを所定空隙をあけて対向配置することにより、両コア８ａ，８ｂの磁気的結合により電力を給電側から受電側に無接触で供給する、いわゆる無接触式のものである。本実施例では、上記給電側コア８ａ，受電側コア８ｂは共に短尺円柱状のもので、給電側コア８ａの受電側コア８ｂに対向する面には凹状の円錐型雌テーパ面８ｄが形成され、受電側コア８ｂの給電側コア８ａに対向する面には凸状の円錐型雄テーパ面８ｃが形成されている。
【００１７】
なお、上記給電側，受電側コア８ａ，８ｂの対向面は必ずしもテーパ状に形成する必要はなく、給電可能であればどのような形状であってもよい。例えば給電側，受電側コア８ａ，８ｂをそれぞれ円盤状に形成してもよい。
【００１８】
上記給電側コア８ａは、上記主軸３の貫通穴３ａの先端部内に該給電側コア８ａの軸芯が主軸軸芯と一致するように配置されており、固定部材９によって支持されている。この固定部材９は断面ハット状のフランジ部９ａと、これとは別個に形成された棒状の固定軸部９ｂとからなり、上記フランジ部９ａは上記ハウジング２の上部に固定されている。
【００１９】
上記固定軸部９ｂは主軸３の貫通穴３ａ内に同軸をなすように挿通され、先端部９ｈの下端面は主軸先端部近傍に位置しており、該下端面に上記給電側コア８ａの上端面が固定されている。また上記固定軸部９ｂの軸芯には貫通穴９ｃが形成されており、一端が図示しない外部電源装置に接続されたリード線１０の他端が上記貫通穴９ｃを通って上記給電側コア８ａの巻線に上端面側から接続されている。
【００２０】
上記固定軸部９ｂの先端部９ｈと主軸３の先端部近傍部分との間には軸受２０が配設されており、これにより上記固定軸部９ｂの先端部９ｈは主軸３に対して相対回転可能かつ軸方向移動不能に支持されている。また上記固定軸部９ｂの後端部９ｄはフランジ部９ａの支持穴９ｇ内に摺動可能に挿入され、外方に突出している。また上記後端部９ｄの外周面には軸方向に延びるキー溝９ｅが形成されている。このキー溝９ｅ内には上記フランジ部９ａの支持穴９ｇ内に凸設されたキー部９ｆが係合している。これにより上記固定軸部９ｂの後端部９ｄはハウジング２に対して軸方向移動可能にかつ回転不能に支持されている。
【００２１】
上記受電側コア８ｂは、上記工具アタッチメント６のシャンク部６ｆの上部に形成された凹部内に該受電側コア８ｂの軸芯がシャンク部軸芯と一致するように配置固定されている。該受電側コア８ｂの巻線にはリード線１１の一端が下端面側から接続されており、該リード線１１の他端は上記工具駆動モータに接続されている。
【００２２】
次に本実施例の作用効果について説明する。
本実施例装置において、主軸３に工具アタッチメント６を装着するには、締付用ナット７の押圧片７ｂに圧接部６ｄの切欠を一致させつつ該工具アタッチメント６を上昇させ、雄テーパ面６ｂを主軸３のシャンク挿入穴３ｂに嵌合させるとともに、凹部６ｃに動力伝達用キー３ｄを係合させ、また締付用ナット７を上記ロック手段によりロックする。この状態で主軸３を所定角度だけ回転させる。すると締付用ナット７の押圧片７ｂが上記圧接部６ｄを上記主軸３の端面に押圧し、工具アタッチメント６が装着される。
【００２３】
上記工具アタッチメント６の装着により、自動的に受電側コア８ｂが給電側コア８ａに所定空隙をあけて、かつ同軸をなすように対向する。この状態で外部電源装置からリード線１０を介して給電側コア８ａに電力が供給されると、該給電側コア８ａと受電側コア８ｂとの磁気的結合によって電力が受電側コア８ｂに誘電され、該誘電された電力はリード線１１を介して工具アタッチメント６内部のモータに供給され、加工が行われる。
【００２４】
そして主軸モータ５の熱等によって固定部材９の固定軸部９ｂが熱膨張した場合、該固定軸部９ｂは、先端部９ｈが軸受２０を介して主軸３に対して軸方向移動不能に支持され、また後端部９ｄがフランジ部９ａを介して軸方向移動可能に支持されているので、上記先端部９ｈを基点にして図示上方に伸び、下方にはほとんど伸びない。従って、給電側コア８ａと受電側コア８ｂとの空隙間隔は一定に保持される。なお、主軸３の前方への伸びはほとんどなく、また、伸びるとしても給電側コア８ａと受電側コア８ｂとは略同じように伸びるため、上記空隙間隔への影響は、ほとんどない。また、軸受２０を固定軸部９ｂのできるだけ先端側に配置することが、上記空隙間隔の変化を小さくするうえで有効である。
【００２５】
このように本実施例によれば、固定軸部９ｂの先端部９ｈを軸受２０を介して主軸３に軸方向移動不能に支持し、後端部９ｄをフランジ部９ａで軸方向移動可能に支持したので、主軸モータ５の熱，給電ロスによる熱，あるいは加工熱により上記固定軸部９ｂが熱膨張しても、給電側コア８ａと受電側コア８ｂとの空隙間隔が変化するようなことはない。従って、外部電源装置からの電力をアタッチメント６の駆動モータに常時安定して供給することができる。
【００２６】
また本実施例では、給電側コア８ａを主軸３の貫通穴３ａ内に同軸をなすように配置固定し、受電側コア８ｂを工具アタッチメント６のシャンク部６ｆ内に同軸をなすように配置固定したので、工具アタッチメント６のシャンク部６ｆを主軸３の先端部に結合固定することにより、給電側コア８ａと受電側コア８ｂとが自動的に所定の空隙をあけてかつ同軸をなすように対向する。この場合、給電側コア８ａが主軸３に対してずれることはなく、かつ主軸３とシャンク部６ｆとは高い位置精度をもって結合されるので、給電側コア８ａと受電側コア８ｂとを高い精度で位置決め対向させることができ、ばらつきもない。その結果、主軸３側から工具アタッチメント６に電力を効率良く、確実に供給でき、信頼性を向上できる。
【００２７】
また上記主軸３に工具アタッチメント６を装着することによって、給電側コア８ａと受電側コア８ｂとを自動的に位置決めすることができ、特別の位置決め装置を設ける必要がない。さらに給電側，受電側コア８ａ，８ｂが主軸３，シャンク部６ｆと同軸をなしているので、工具アタッチメント６の装着角度と無関係に給電側，受電側コア８ａ，８ｂが同軸に対向する。
【００２８】
さらに本実施例では、主軸３の貫通穴３ａと工具アタッチメント６のシャンク部６ｆの凹部とで囲まれる内部空間内に給電側，受電側コア８ａ，８ｂを配置したので、切削粉や切削油の飛散堆積等、使用環境による悪影響を受けることがなく、信頼性を向上できる。さらにまた、下側に位置する受電側コア８ｂの給電側コア８ａに対向する面を雄テーパ面としたので、工具アタッチメント着脱作業時に切粉が上記対向面上に落下しても堆積することなく、その結果切粉等を挟んだ状態での給電を防止でき、この点からも信頼性を向上できる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように本発明に係る主軸装置の工具アタッチメント給電装置によれば、固定部材の給電部材が固定された先端部を主軸に対して相対回転可能かつ軸方向移動不能に支持し、後端部を主軸支持部に対して軸方向移動可能に支持したので、熱膨張による給電部材と受電部材との空隙間隔の変化を防止でき、安定した電力供給を行うことができる効果がある。
【００３０】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による主軸装置の工具アタッチメント給電装置を説明するための断面正面図である。
【符号の説明】
１  主軸装置
２  ハウジング（主軸支持部）
３  主軸
３ａ  貫通穴
６  工具アタッチメント
６ｆ  シャンク部
８  無接触給電装置
８ａ  給電側コア（給電部材）
８ｂ  受電側コア（受電部材）
９ｂ  固定軸部（固定部材）
９ｄ  後端部
９ｈ  先端部
【図１】
0003626516.tif 000002