(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸内に複数の異なる流体を通すための流路を有する回転軸構造において、回転軸の軸心に流体供給孔を設け、その流体供給孔の内側にパイプを配して、パイプの内側と外側に流路を形成し、パイプ外周とその外側に位置されそのパイプ外周との間で流路を形成する前記流体供給孔の内壁との間に、前記パイプを回転軸の軸心位置に保持し、流路内の流体の通過を妨げない荒いリードのコイルバネを挿入したことを特徴とする回転軸構造。
【請求項２】
回転軸内に複数の異なる流体を通すための流路を有する回転軸構造において、回転軸の軸心に流体供給孔を設け、その流体供給孔の内側にパイプを配し、パイプの内側に別のパイプを配して流体供給孔の内壁と外側のパイプの外周とで第１の流路を形成し、外側のパイプの内周と内側のパイプの外周とで第２の流路を形成し、内側のパイプの内周を第３の流路とし、内壁と外側のパイプ外周の間と、外側のパイプ内周と内側のパイプ外周の間には、夫々各パイプを回転軸の軸心位置に保持し、流路内の流体の通過を妨げない荒いリードのコイルバネを挿入したことを特徴とする回転軸構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、複数の流体の流路を回転軸内に設けた回転軸構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、（１）回転軸に複数の異なる流体を通すために流路を設ける場合、回転軸の振れを防止するため、回転軸の動的バランスがとれるように夫々の流体の流路である流体供給孔を回転軸線に対して複数対称に設けていた。例えば、一方の流体がエアセンサやエアブロウ等のための空気であり、他方の流体がシリンダのための油である場合、夫々比重が異なり、そのために図８に示すようにエアはエア用通路７１だけで回転軸７２の軸心に対して対称となるように複数設け、油は油用通路７３だけで回転軸７２に軸心に対して対称となるように複数設けてあった。また、（２）回転軸の軸心を通る流体供給孔内にパイプを通してパイプ両端を支持し、パイプ外周と流体供給孔内壁間及びパイプ内側を夫々流路とするものもあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記▲１▼の従来の技術では、回転軸に多数の流体供給孔をバランスがとれるように対称に設けなければならず、比重の異なる流体用流路が２つのみ必要な場合、例えば一方がクーラント液用であり、他方がエアブロウ用というようなときには、その２系統のためにその２倍の数の流路を持つこととなって合理的でない。しかも、回転軸が細い場合ではそのようにバランス良く多数の流体供給孔を設けることは極めて困難であって採用できない問題があった。また、▲２▼のように一方の流体の流体供給孔内に他方の流体の流路としてパイプを設けるものでは、回転軸に形成するべき流体供給孔の２倍の数の流路が得られるので、回転軸には必要とする流路数の半分の流体供給孔を穿設する手間で済み、そのため▲１▼に比べて孔加工の手間が少なく、しかも２系統の流路を必要とするときには、それと同じだけの流路を持つのみであるから合理的であるが、パイプがその直径に比して相当長い場合や、それ自体が細い場合には、パイプ中央部分がたわんでしまい、流体供給孔の孔中心に確実にパイプを保持できず、これによって回転軸の動的バランスを崩してしまうという問題があった。
本願の課題は前記▲２▼の利点を生かしつつ、更に、流体供給孔内にパイプを設けたときにパイプのたわみを防止し、流体供給孔の軸心にパイプの軸心を確実に保持することで回転軸の動的バランスを崩すことを防止することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記課題の解決のため、本願では、回転軸内に複数の異なる流体を通すための流路を有する回転軸構造において、回転軸の軸心に流体供給孔を設け、その流体供給孔の内側にパイプを配して、パイプの内側と外側に流路を形成し、パイプ外周とその外側に位置されそのパイプ外周との間で流路を形成する前記流体供給孔の内壁との間に、前記パイプを回転軸の軸心位置に保持し、流路内の流体の通過を妨げない荒いリードのコイルバネを挿入したことを特徴とする。
【０００５】
また、本願では、回転軸内に複数の異なる流体を通すための流路を有する回転軸構造において、回転軸の軸心に流体供給孔を設け、その流体供給孔の内側にパイプを配し、パイプの内側に別のパイプを配して流体供給孔の内壁と外側のパイプの外周とで第１の流路を形成し、外側のパイプの内周と内側のパイプの外周とで第２の流路を形成し、内側のパイプの内周を第３の流路とし、内壁と外側のパイプ外周の間と、外側のパイプ内周と内側のパイプ外周の間には、夫々各パイプを回転軸の軸心位置に保持し、流路内の流体の通過を妨げない荒いリードのコイルバネを挿入したことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に本願の回転軸構造の実施の形態について図１から図６により説明する。主軸装置１の主軸ヘッド２には主軸３が複数の軸受４を介して回動自在に支持されている。この主軸３の略中央部外周にはローター５が一体に設けてあり、主軸ヘッド２内に設けたステータ６とで主軸３を回動する電動機を構成している。主軸３の先端には工具を先端に保持する工具ホルダ７を装着するテーパ孔８が形成されており、このテーパ孔８に連続して主軸３の軸心に前方が小径孔９であり後方が大径孔１０である貫通孔１１が穿設されている。貫通孔１１にはプルロッド１２が軸方向摺動自在に挿通されて、皿バネ１３により後方に付勢されている。このプルロッド１２を前後方向に摺動するアンクランプシリンダ１４が主軸ヘッド２の後部に一体に備えられている。また、主軸ヘッド２には図１、図２に示すようにエアブロウ用流路１５が設けられており、主軸３の先端部に穿設され、前記流路１５と連通するエアブロウ用流路１６を介してテーパ孔８に向けてエアブロウを吹き出すようになっている。また、図２に示すように主軸３の先端部には工具ホルダ７の密着確認用エア通路１７が穿設されており、この密着確認用エア通路１７の主軸３先端側はテーパ孔８の周面にテーパ孔８内に向けて開口する密着確認用エア噴射孔１８となっており、主軸３後端側は貫通孔１１に向けて開口している。また、主軸３先端には、工具先端から噴射するクーラントのクーラント流路１９が設けられており、クーラント流路１９の主軸３先端側には付勢部材２０により先端方向に付勢され工具ホルダ７から工具先端にかけて連通しているクーラント流路７ｂと主軸３のクーラント流路１９とを切り離し可能に連通する連通部材２１が設けられており、主軸３後端側は貫通孔１１に向けて開口している。
【０００８】
プルロッド１２は先端部に保持部２２の後端部が一体に螺合されており、プルロッド１２の後端部にロッド２３の先端部が一体に螺合されている。保持部２２とプルロッド１２とロッド２３には夫々通孔２４，２５，２６が穿設されており、通孔２４，２５，２６が一直線に連通してクーラントが通過するクーラント流路である流体供給孔２７を構成しており、流体供給孔２７内にはプルロッド１２の軸心（主軸の軸心でもある）Ｌを通るパイプ２８が挿入されている。図２に示すように保持部２２はその先端に複数個の鋼球２９を円周方向を等分し半径方向に移動可能に組み込んであり、プルロッド１２の軸方向の摺動によって貫通孔１１前方のカム面３０と協働して工具ホルダ７後端部のプルスタッド３１をクランプ、アンクランプするようになっている。また、通孔２４の先端側は保持部２２の半径方向に向けて開口したＴ字形状をしており、主軸３のクーラント流路１９と連通している。保持部２２の略中央にはピン３２が嵌装される嵌装孔３３が通孔２４に対して直交するように設けられている。
【０００９】
ピン３２は図２、図４に示すように太径部３４と細径部３５とに形成されている。また、ピン３２には密着確認用エアが通過するエア用通孔３６が穿設されている。このエア用通孔３６に向けて細径部３５外周から半径方向にパイプ２８の一端が嵌挿される嵌挿孔３７が穿設されている。このピン３２を嵌装孔３３に嵌装したときに細径部３５外周と嵌装孔３３との間がクーラントが通過するクーラント流路の一部になり、エア用通孔３６は密着確認用エア通路１７の貫通孔１１側の開口に円弧溝３２ａと環状溝３ａを介して連続する。
【００１０】
ロッド２３はアンクランプシリンダ１４のピストンロッド３８中心に遊嵌され、シリンダ本体１４ａに回動自在に支持されたスリーブ１４ｂに軸方向移動自在に支持されている。先端部外周には前記アンクランプシリンダ１４のピストン３８が当接する顎部２３ａが設けてあり、一体に螺合されており、ロッド２３の後端部にはロータリージョイント３９のローター４０が一体に装着されている。ロッド２３はアンクランプシリンダ１４のピストン３８の前進時には、ピストン３８に押されて軸方向前方に移動し、これに伴いプルロッド１２と保持部２２とロータリージョイント３９も一体に移動する。アンクランプシリンダ１４のピストン３８を後退させると、前記皿ばね１３のばね力でプルロッド１２、保持部２２、ロータリージョイント３９、ロッド２３が一体に後退する。また、ロッド２３は略中央にピン４１を嵌装する嵌装孔４２が通孔２６と直交するように設けられており、この嵌装孔４２に連通する密着確認用エアのエア用通路４３が穿設されている。
【００１１】
ピン４１は図３、図５に示すように太径部４４と細径部４５とから形成され、また、一端側の側面４６に突出部４７が形成されている。また、ピン４１には一端が塞がれた突出部４７端面と側面４６とにかけて開口し、密着確認用エアが通過するエア用通孔４８が穿設されている。このエア用通孔４８に向けて細径部４５外周から半径方向にパイプ２８の他端が嵌挿される嵌挿孔４９が穿設されている。このピン４１を嵌装孔４２に嵌装したときに細径部４５外周と嵌装孔４２の間がクーラントが通過するクーラント流路の一部になり、ピン４１の側面４６と嵌装孔４２の垂直面５０とで囲まれた部分を介してエア用通孔４８とエア用通路４３とが連通するようになっている。
【００１２】
ロータリージョイント３９はハウジング５１内にローター４０が回動自在に設けられており、ハウジング５１にはクーラント供給口５２と密着確認用エア供給口５３を有し、クーラント供給口５２と密着確認用エア供給口５３とが夫々ローター４０に設けられたロッド２３の通孔２６と連通するクーラント用通路５４とロッド２３のエア用通路４３に連通されたエア用通路５５とに連通している。また、密着確認用エア供給口５３は密着確認用エアを供給するコンプレッサ等の圧空源５６と連通し、その途中に密着確認用エアのエア圧を検出する圧力検出手段（圧力スイッチ）５７が連結されている。また、ハウジング５１には検出部材５８が設けられており、アンクランプシリンダ１４に取付けられた近接スイッチ５９とにより工具ホルダ７のアンクランプを確認するアンクランプ確認手段６０を構成している。圧力検出手段５７と密着確認用エアを噴出するための前述のエア通路１７、パイプ２８等を連通した密着確認用エア流路とにより、主軸３の工具保持確認装置が構成されている。
【００１３】
流体供給孔２７に挿通されるパイプ２８の両端は夫々ピン３２，４１の嵌挿孔３７，４９に嵌挿されている。このパイプ２８の内側２８ａは密着確認用エア流路となっており、パイプ２８の外周２８ｂと流体供給孔２７の内壁２７ａとによりクーラントが通過するクーラント用流路が形成されている。また、パイプ外周２８ｂと流体供給孔２７の内壁２７ａとの間にはパイプ２８をプルロッド１２の軸心位置に位置決め保持するパイプ保持部材であるコイルバネ（螺旋状の線材）６１が挿入されている。このコイルバネ６１はクーラントが円滑に通過可能な程度にリードが荒く形成されたものである。
【００１４】
次に作用について説明する。ワークの加工が終了すると、アンクランプシリンダ１４のピストン３８が主軸先端方向（工具ホルダアンクランプ方向）に移動し、顎部２３ａが押されてプルロッド１２が皿バネ１３の付勢力に抗して主軸先端方向に移動し、保持部２２とカム面３０との協働により主軸３にクランプされていた工具ホルダ７がアンクランプされる。この工具ホルダ７は図示しない工具交換装置により主軸３先端から取り出されて他の工具ホルダ７に交換され、工具ホルダ７がテーパ孔８に嵌合される直前にエアブロウ用流路１６からエアブロウが吹き出してこの部分を清掃する。そして工具ホルダ７がテーパ孔８に嵌合されたタイミングでアンクランプシリンダ１４のピストン３８を後退させるとプルロッド１２が皿バネ１３により主軸後端方向（工具ホルダクランプ方向）に付勢されて保持部２２にプルスタッド３１が引き込まれながらクランプされ、テーパ孔８にテーパ部７ａが当接する。テーパ孔８にテーパ部７ａが密着すると、密着確認用エア噴射孔１８から吹き出していた密着確認用エアが吹き出すことができなくなり、エア圧力が上昇し、圧力検出手段５７により密着確認用エアの所定の設定されたエア圧が検出されると、圧力検出手段５７の接点が閉じ、これによって圧力検出手段５７から密着信号が出力される。これによりテーパ孔８にテーパ部７ａが密着していることが確認されて次の動作に移り、ワーク加工が再開される。
【００１５】
また、テーパ部７ａとテーパ孔８間への切粉等の浸入による異物のかみ込みや工具交換装置による工具ホルダ挿入不良が発生した場合にはエアがテーパ孔８とテーパ部７ａの隙間から漏れるので圧力検出手段５７により所定のエア圧が検出されず、圧力検出手段５７の接点が閉じない。この状態では圧力検出手段５７から密着信号が出力されないのでテーパ孔８とテーパ部７ａとが密着していないことが検出されて次の動作に移ることなく停止する。また、工具ホルダ７の密着していないことが検出されると作業者にランプ等の報知手段により知らせ、作業者がテーパ孔８やテーパ部７ａを清掃し、工具ホルダ７を挿入しなおした後、加工が再開される。
【００１６】
加工が開始されるとクーラントが流体供給孔２７を通過し、工具ホルダ７に設けたクーラント流路７ｂを介して工具先端から噴出される。加工中に流体供給孔２７内に挿通されたパイプ２８の外周にはクーラントが通過しており、また、パイプがたわもうとしても流体供給孔内周２７ａとパイプ外周２８ｂの間のコイルバネ６１によりパイプ２８は主軸３の軸心位置に固定されているので主軸３の回転により振れることがない。尚、流体供給孔に密着確認用エアを、パイプにクーラントを通過するように構成しても良い。
【００１７】
次に図７において別の実施の形態を示す。回転軸８０に流体供給孔８１が穿設され、この流体供給孔８１の内側にパイプ８２を配し、パイプ８２の内側に更に別のパイプ８３を配し、流体供給孔８１の内壁８１ａとパイプ８２の外周とで第１の流路を形成し、また、パイプ８２の内周とパイプ８３の外周とで第２の流路を形成し、パイプ８３の内周を第３の流路とし、内壁８１ａとパイプ８２外周の間とパイプ８２内周とパイプ８３外周の間とに夫々第１の実施の形態と同じコイルバネ６１Ａ、コイルバネ６１Ｂを挿入して、パイプ８２とパイプ８３とを流体供給孔８１の軸心位置に保持されてパイプのたわみや振れが防止されている。このように構成すれば、第１の実施の形態より多くの流体を通過させることや一方の流体を往復させることもでき、同様にパイプ８２，８３も振れることなく回転軸８０の軸心位置に保持される。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、回転軸内に複数の異なる流体を通すための流路を有する回転軸構造において、回転軸の軸心に流体供給孔を設け、その流体供給孔の内側にパイプを配して、パイプの内側と外側に流路を形成し、パイプ外周とその外側に位置されそのパイプ外周との間で流路を形成する前記流体供給孔の内壁との間に前記パイプを回転軸の軸心位置に保持し、流路内の流体の通過を妨げない荒いリードのコイルバネを挿入したので、多数の流体供給孔を設ける必要がなく加工が容易であり、また、コイルバネによりパイプの中間部分を保持するのでパイプが長いものや細いものであってもたわまない。また、そのようにしてパイプがたわまないから、パイプのたわみによる動的バランスの崩れを防止できて、回転軸の振れを防止できる。また、コイルバネはパイプ外周に巻きつけるようにして流体供給孔に挿入できて、組立容易であり、また、安価となる。
また、回転軸内に複数の異なる流体を通すための流路を有する回転軸構造において、回転軸の軸心に流体供給孔を設け、その流体供給孔の内側にパイプを配し、パイプの内側に別のパイプを配して流体供給孔の内壁と外側のパイプの外周とで第１の流路を形成し、外側のパイプの内周と内側のパイプの外周とで第２の流路を形成し、内側のパイプの内周を第３の流路とし、内壁と外側のパイプ外周の間と、外側のパイプ内周と内側のパイプ外周の間には、夫々各パイプを回転軸の軸心位置に保持し、流路内の流体の通過を妨げない荒いリードのコイルバネを挿入したので、２つのパイプを軸心位置に保持してより多くの流体を通過させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】主軸装置の断面図である。
【図２】主軸装置の先端側拡大図である。
【図３】主軸装置の後端側拡大図である。
【図４】保持部に嵌装したピンの図である。
【図５】ロッドに嵌装したピンの図である。
【図６】主軸装置のプルロッドの断面図である。
【図７】他の実施形態である。
【図８】従来の回転軸構造である。
【符号の説明】
１２  プルロッド（回転軸）
２７，８１  流体供給孔
２７ａ，８１ａ  内壁
２８，８２，８３  パイプ
２８ｂ  パイプ外周
６１，６１Ａ，６１Ｂ  コイルバネ（パイプ保持部材）
Ｌ  軸心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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