(57)【要約】【課題】主軸本体の先端側の振動を効率よく減衰させることが簡単な構成で実施できる主軸ユニットを提供する。【解決手段】主軸本体１０１の貫通穴１０１ｂの内部に配設されたロッド部材１１３，１１５，１１７と、主軸本体１０１の貫通穴１０１ｂの先端側に配設されて、ロッド部材１１３，１１５，１１７の移動に伴って工具を着脱可能に把持する把持装置１１０と、基端側ロッド１１５の基端側に取り付けられたフランジ部材１１６と、基端側ロッド１１５の先端側を摺動移動可能に支持するスリーブ１１８と、主軸本体１０１の先端寄りの貫通穴１０１ｂの内部に配設された振動減衰装置１２０と、スリーブ１１８とフランジ部材１１６との間に配設された皿ばね１１９と、主軸本体１０１の先端側へのスリーブ１１８の移動を規制するように主軸本体１０１の貫通穴１０１ｂに設けられた段状の係合部１０１ｃとを備えた主軸ユニット１００とした。【選択図】図３
2015016518.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具の基端側を差し込まれる主軸穴が先端に形成されると共に、当該主軸穴と基端側との間を貫通する貫通穴が形成された主軸本体と、
前記主軸本体の先端側と基端側との間を連絡するように当該主軸本体の前記貫通穴の内部に配設されて当該主軸本体の軸方向に沿って移動可能なロッド部材と、
前記主軸本体の前記貫通穴の先端側に配設されて、当該主軸本体の先端側への前記ロッド部材の移動に伴って前記工具の基端部を着脱可能に開放し、当該主軸本体の基端側への前記ロッド部材の移動に伴って前記工具の基端側を把持する工具把持手段と、
前記ロッド部材の基端側に取り付けられたフランジ部材と、
前記主軸本体の先端側と基端側との間に位置するように当該主軸本体の前記貫通穴の内部に配設されて前記ロッド部材を摺動移動可能に支持するスリーブと、
前記工具把持手段と前記スリーブとの間に位置するように前記主軸本体の前記貫通穴の内部に配設されて振動を減衰させる振動減衰手段と、
前記スリーブと前記フランジ部材との間に配設されて当該スリーブと当該フランジ部材とを離反させる方向へ付勢する付勢手段と、
前記主軸本体の先端側への前記スリーブの移動を規制するように当該主軸本体の前記貫通穴に設けられたスリーブ移動規制手段と
を備えていることを特徴とする主軸ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の主軸ユニットにおいて、
前記ロッド部材が、
前記主軸本体の前記貫通穴の内部の当該主軸の先端側に配設された先端側ロッドと、
前記主軸本体の前記貫通穴の内部の当該主軸本体の基端側に配設された基端側ロッドと、
前記先端側ロッドの前記主軸本体の基端側の端部側と前記基端側ロッドの前記主軸本体の先端側の端部とを連結する連結部材と
を備え、
前記スリーブ移動規制手段が、前記スリーブと前記連結部材との間に隙間を生じ得るように当該スリーブの移動を規制するものである
ことを特徴とする主軸ユニット。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の主軸ユニットにおいて、
前記スリーブ移動規制手段が、前記主軸本体の径方向内側へ突出するように当該主軸本体の前記貫通穴に形成されて前記スリーブの前記主軸本体の先端側の端面に当接して係合する係合部である
ことを特徴とする主軸ユニット。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の主軸ユニットが設けられている
ことを特徴とするラムストック。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の主軸ユニットが設けられたラムストックを備えている
ことを特徴とする工作機械。
【請求項６】
請求項５に記載の工作機械において、
横中ぐり盤である
ことを特徴とする工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主軸ユニットに関し、特に、横中ぐり盤に適用すると、極めて有益なものである。
【背景技術】
【０００２】
横中ぐり盤は、ワークに形成された深穴の拡径加工や仕上加工等を施すことができるようにするため、主軸本体の長さが長くなると共に、上記穴の直径よりも主軸本体の直径サイズを大きくすることができないことから、主軸本体の先端側に振動を生じやすく、切削能力を高めることが難しかった。
【０００３】
そこで、例えば、下記特許文献１においては、主軸本体の貫通穴の軸方向中央部分に減衰要素となる緩衝部材を設けることにより、主軸本体の振動を減衰させて、切削能力を高めるようにした主軸ユニットを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２０１５８７号公報
【特許文献２】特開２００９−１９０１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記特許文献１に記載されている主軸ユニットにおいては、減衰要素となる緩衝部材を主軸本体の貫通穴の軸方向中央部分に設けているため、振動の大きい主軸本体の先端側で減衰効果を十分に発現しにくくなってしまっている。そこで、主軸本体の貫通穴の先端側に振動減衰手段を設けるようにすることが考えられるが、工具を着脱可能に把持するコレットと、主軸本体の内部でロッドを介して上記コレットを付勢する皿ばねとの間に上記振動減衰手段が位置してしまい、当該振動減衰手段に上記皿ばねの付勢力が加わってしまうことから、当該振動減衰手段を上記皿ばねの付勢力に耐え得るようにしなければならず、煩雑な構成になってしまう。
【０００６】
このような問題は、横中ぐり盤に適用される主軸ユニットに限らず、立て中ぐり盤等の中ぐり盤に適用される主軸ユニットを始めとして、主軸本体の先端に工具を装着する主軸ユニットを備える工作機械であれば、上述と同様にして生じ得ることである。
【０００７】
このようなことから、本発明は、主軸本体の先端側の振動を効率よく減衰させることが簡単な構成で実施できる主軸ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述した課題を解決するための、第一番目の発明に係る主軸ユニットは、工具の基端側を差し込まれる主軸穴が先端に形成されると共に、当該主軸穴と基端側との間を貫通する貫通穴が形成された主軸本体と、前記主軸本体の先端側と基端側との間を連絡するように当該主軸本体の前記貫通穴の内部に配設されて当該主軸本体の軸方向に沿って移動可能なロッド部材と、前記主軸本体の前記貫通穴の先端側に配設されて、当該主軸本体の先端側への前記ロッド部材の移動に伴って前記工具の基端部を着脱可能に開放し、当該主軸本体の基端側への前記ロッド部材の移動に伴って前記工具の基端側を把持する工具把持手段と、前記ロッド部材の基端側に取り付けられたフランジ部材と、前記主軸本体の先端側と基端側との間に位置するように当該主軸本体の前記貫通穴の内部に配設されて前記ロッド部材を摺動移動可能に支持するスリーブと、前記工具把持手段と前記スリーブとの間に位置するように前記主軸本体の前記貫通穴の内部に配設されて振動を減衰させる振動減衰手段と、前記スリーブと前記フランジ部材との間に配設されて当該スリーブと当該フランジ部材とを離反させる方向へ付勢する付勢手段と、前記主軸本体の先端側への前記スリーブの移動を規制するように当該主軸本体の前記貫通穴に設けられたスリーブ移動規制手段とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
また、第二番目の発明に係る主軸ユニットは、第一番目の発明において、前記ロッド部材が、前記主軸本体の前記貫通穴の内部の当該主軸の先端側に配設された先端側ロッドと、前記主軸本体の前記貫通穴の内部の当該主軸本体の基端側に配設された基端側ロッドと、前記先端側ロッドの前記主軸本体の基端側の端部側と前記基端側ロッドの前記主軸本体の先端側の端部とを連結する連結部材とを備え、前記スリーブ移動規制手段が、前記スリーブと前記連結部材との間に隙間を生じ得るように当該スリーブの移動を規制するものであることを特徴とする。
【００１０】
また、第三番目の発明に係る主軸ユニットは、第一番目又は第二番目の発明において、前記スリーブ移動規制手段が、前記主軸本体の径方向内側へ突出するように当該主軸本体の前記貫通穴に形成されて前記スリーブの前記主軸本体の先端側の端面に当接して係合する係合部であることを特徴とする。
【００１１】
そして、第四番目の発明は、第一番目から第三番目の発明のいずれかの主軸ユニットが設けられていることを特徴とするラムストックである。
【００１２】
そして、第五番目の発明は、第一番目から第三番目の発明のいずれかの主軸ユニットが設けられたラムストックを備えていることを特徴とする工作機械である。
【００１３】
そして、第六番目の発明は、第五番目の発明において、横中ぐり盤であることを特徴とする工作機械である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る主軸ユニットは、スリーブに加わる付勢手段の付勢力がスリーブ移動規制手段を介して主軸本体に加わるようになるので、振動減衰手段を主軸本体の先端寄りに位置させても、スリーブに加わる付勢手段の付勢力が振動減衰手段に加わることはない。このため、本発明に係る主軸ユニットにおいては、振動減衰手段を付勢手段の付勢力に耐え得るようにする必要がないので、簡単な構成にすることができる。したがって、本発明に係る主軸ユニットによれば、主軸本体の先端側の振動を効率よく減衰させることが簡単な構成で実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る主軸ユニットを横中ぐり盤に適用した場合の主な実施形態の全体概略構成図である。
【図２】図１の横中ぐり盤の主軸ユニットの内部構造を表す断面図である。
【図３】図２の矢線 III部の抽出拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係る主軸ユニットの実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明は、図面に基づいて説明する以下の実施形態のみに限定されるものではない。
【００１７】
〈主な実施形態〉
本発明に係る主軸ユニットを横中ぐり盤に適用した場合の主な実施形態を図１〜３に基づいて説明する。
【００１８】
図１に示すように、ベッド１１上には、コラムベース１２が設けられており、当該コラムベース１２は、当該ベッド１１に対してガイドレール１１ａを介して当該ベッド１１の長手方向に沿って移動することができるようになっている。前記コラムベース１２の上部には、コラム１３が立設されている。
【００１９】
前記コラム１３の側面には、サドル１４が設けられており、当該サドル１４は、当該コラム１３に対してガイドレール１３ａを介して鉛直方向に沿って移動することができるようになっている。前記サドル１４の側面には、ラムストック１５が設けられており、当該ラムストック１５は、当該サドル１４に対してガイドレール１４ａを介して前記コラムベース１２の移動方向と直交する水平方向に沿って移動することができるようになっている。
【００２０】
前記ラムストック１５には、当該ラムストック１５の移動方向と平行をなす方向に沿って主軸ユニット１００が貫通しており、当該主軸ユニット１００は、先端側が当該ラムストック１５から外方へ繰り出し可能に突出すると共に、当該ラムストック１５に対して回転可能に支持されている。
【００２１】
図２に示すように、前記主軸ユニット１００の主軸本体１０１の先端（図２中、左端）には、工具の基端側を差し込まれる主軸穴１０１ａが当該主軸本体１０１と同軸をなすようにして形成されている。前記主軸本体１０１の内部には、前記主軸穴１０１ａと当該主軸本体１０１の基端側（図２中、右側）との間を貫通する貫通穴１０１ｂが当該主軸本体１０１と同軸をなすようにして形成されている。
【００２２】
前記主軸本体１０１の前記貫通穴１０１ｂの先端側、すなわち、前記主軸穴１０１ａ側（図２中、左側）には、工具の基端側を着脱可能に把持する工具把持手段である把持装置１１０のケーシング１１１が嵌合している。前記把持装置１１０の前記ケーシング１１１の内部には、コレット１１２が前記主軸本体１０１の軸方向に沿って移動可能に設けられている。
【００２３】
前記主軸本体１０１の前記貫通穴１０１ｂの内部の先端側（図２中、左側）には、先端側ロッド１１３が当該主軸本体１０１と同軸をなすようにして配設されており、当該先端側ロッド１１３は、先端側（図２中、左側）が前記把持装置１１０の前記コレット１１２の基端側（図２中、右側）に係合している。前記主軸本体１０１の前記貫通穴１０１ｂの内部の、前記把持装置１１０の前記ケーシング１１１の基端側（図２中、右側）には、前記先端側ロッド１１３の先端寄り（図２中、左寄り）を摺動移動可能に支持するブシュ１１４が嵌合している。
【００２４】
他方、前記主軸本体１０１の前記貫通穴１０１ｂの内部の基端側（図２中、右側）には、基端側ロッド１１５が当該主軸本体１０１と同軸をなすようにして配設されている。前記基端側ロッド１１５の基端寄り（図２中、右寄り）の外周面には、環状をなすフランジ部材１１６が当該基端側ロッド１１５と同軸をなして一体的に取り付けられており、当該フランジ部材１１６は、前記主軸本体１０１の前記貫通穴１０１ｂに対して摺動移動できるように差し込まれている。
【００２５】
前記基端側ロッド１１５の基端側（図２中、右側）は、前記ラムストック１５に内蔵された図示しない油圧駆動装置に連結されており、当該油圧駆動装置は、上記基端側ロッド１１５を前記主軸本体１０１の前記貫通穴１０１ｂ内で軸方向に沿って往復移動させることができるようになっている。
【００２６】
図２，３に示すように、前記先端側ロッド１１３の基端側（図２，３中、右側）は、円筒型をなす連結部材１１７の一方端側（図２，３中、左側）の内部に同軸をなして連結されており、当該連結部材１１７は、前記主軸本体１０１の前記貫通穴１０１ｂに対して摺動移動可能に差し込まている。前記連結部材１１７の他方端側（図２，３中、右側）の内部には、前記基端側ロッド１１５の先端側（図２，３中、左側）が同軸をなして連結されている。
【００２７】
前記主軸本体１０１の前記貫通穴１０１ｂ内の、前記連結部材１１７の他方端側（図２，３中、右側）の近傍には、前記基端側ロッド１１５の先端寄り（図２，３中、左寄り）を摺動移動可能に支持するスリーブ１１８が嵌合している。前記主軸本体１０１の前記貫通穴１０１ｂの内周面の、前記スリーブ１１８の前記連結部材１１７側（図２，３中、左側）の端面側には、当該スリーブ１１８の上記主軸本体１０１の先端側（図２，３中、左側）の端面に当接して係合するスリーブ移動規制手段である係合部１０１ｃが上記主軸本体１０１の径方向内側へ突出して上記貫通穴１０１ｂの周方向にわたって段状をなすように形成されており、当該係合部１０１ｃは、上記連結部材１１７との間に隙間を生じる得るように上記主軸本体１０１の先端側（図２，３中、左側）への当該スリーブ１１８の移動を規制することができるようになっている。
【００２８】
前記基端側ロッド１１５の外周面の、前記フランジ部材１１６と前記スリーブ１１８との間には、付勢手段である複数の皿ばね１１９が差し込まれており、当該皿ばね１１９は、上記フランジ部材１１６と上記スリーブ１１８とを離反させる方向へ付勢、すなわち、上記スリーブ１１８によって、上記フランジ部材１１６を介して上記基端側ロッド１１５を基端側（図２，３中、右側）へ移動させる方向へ付勢することができるようになっている。
【００２９】
前記主軸本体１０１の前記貫通穴１０１ｂ内の前記ブシュ１１４と前記連結部材１１７との間には、例えば、前記特許文献２等に記載されているような、振動を減衰させる振動減衰手段である振動減衰装置１２０が、前記先端側ロッド１１３の軸方向への移動を阻害することのないように配設されている。
【００３０】
なお、本実施形態においては、前記先端側ロッド１１３、前記基端側ロッド１１５、前記連結部材１１７等によりロッド部材を構成している。
【００３１】
このような本実施形態に係る主軸ユニット１００を備えた横中ぐり盤１０においては、前記フランジ部材１１６を介した前記皿ばね１１９の付勢力に抗して前記基端側ロッド１１５を前記主軸本体１０１の先端側（図２，３中、左側）へ向けて移動させるように前記油圧駆動装置を作動させることにより、前記連結部材１１７及び前記先端側ロッド１１３を介して前記把持装置１１０の前記コレット１１２の先端側を前記ケーシング１１１内から押し出して拡径し、工具の基端側を上記主軸本体１０１の前記主軸穴１０１ａに差し込んで当該工具の基端部を上記コレット１１２の先端側に入れ込んだ後、前記皿ばね１１９の付勢力によって前記基端側ロッド１１５を上記主軸本体１０１の基端側（図２，３中、右側）へ向けて移動させるように前記油圧駆動装置の作動を切り換えることにより、前記連結部材１１７及び前記先端側ロッド１１３を介して上記コレット１１２の先端側を工具の基端部と共に上記ケーシング１１１内に引き込んで縮径し、工具の基端側を上記主軸本体１０１の上記主軸穴１０１ａの内周面に密接させるように当該工具を把持する。
【００３２】
なお、再び、前記フランジ部材１１６を介した前記皿ばね１１９の付勢力に抗して前記基端側ロッド１１５を前記主軸本体１０１の先端側（図２，３中、左側）へ向けて移動させるように前記油圧駆動装置を作動させることにより、前記連結部材１１７及び前記先端側ロッド１１３を介して前記把持装置１１０の前記コレット１１２の先端側を工具の基端部と共に前記ケーシング１１１内から押し出して当該コレット１１２の先端側を改めて拡径すると、上記工具の基端部が当該コレット１１２の把持から開放され、上記主軸本体１０１の前記主軸穴１０１ａから上記工具を取り外すことができる。
【００３３】
そして、前記主軸ユニット１００を回転駆動して工具を回転させると共に、前記ベッド１１に対する前記コラムベース１２の移動、前記コラム１３に対する前記サドル１４の移動、前記サドル１４に対する前記ラムストック１５の移動によって、工具を三次元的に移動させることにより、ワークに対して中ぐり加工を施すことができる。
【００３４】
このとき、前記主軸ユニット１００は、前記主軸本体１０１の先端寄りに前記振動減衰装置１２０が配設されていることから、上記中ぐり加工に伴って生じる上記主軸本体１０１の先端側の大きな振動が効率よく減衰される。
【００３５】
ここで、上記主軸ユニット１００において、前記スリーブ１１８に加わる前記皿ばね１１９の付勢力は、前記主軸本体１０１の前記係合部１０１ｃを介して当該主軸本体１０１にすべて加わるようになるので、前記振動減衰装置１２０が上記主軸本体１０１の先端寄りに位置していても、当該振動減衰装置１２０に加わることがない。
【００３６】
このため、本実施形態に係る横中ぐり盤１０においては、前記振動減衰装置１２０を前記皿ばね１１９の付勢力に耐え得るようにする必要がないので、前記主軸ユニット１００を簡単な構成にすることができる。
【００３７】
したがって、本実施形態に係る横中ぐり盤１０の主軸ユニット１００によれば、主軸本体１０１の先端側の振動を効率よく減衰させることが簡単な構成で実施できる。
【００３８】
また、前記先端側ロッド１１３と前記基端側ロッド１１５とを前記連結部材１１７で連結したことから、組み立て作業のとき、前記主軸本体１０１の前記貫通穴１０１ｂの内部に組み込む前の前記部材１１１〜１２０を組み付けた状態でも、前記スリーブ１１８に加わる前記皿ばね１１９のすべての付勢力が上記連結部材１１７を介して上記先端側ロッド１１３に加わるようになるので、当該皿ばね１１９の付勢力が前記振動減衰装置１２０に加わることを防止して、当該振動減衰装置１２０の寸法等を一定に保持することができ、主軸ユニット１００の組み立て作業の容易化を図ることができる。
【００３９】
また、前記主軸本体１０１の径方向内側へ突出するように当該主軸本体１０１の前記貫通穴１００ａ内に形成した段状の係合部１０１ｃによって、前記皿ばね１１９の付勢力を前記スリーブ１１８から上記主軸本体１０１に逃がすようにしたことから、前記振動減衰装置１２０への無用な負荷を非常に簡単な構成で防止することができ、低コストで実施することができる。
【００４０】
〈他の実施形態〉
なお、前述した実施形態においては、前記先端側ロッド１１３と前記基端側ロッド１１５とを前記連結部材１１７で連結して一つのロッド部材を構成するようにしたが、他の実施形態として、例えば、一本のロッドでロッド部材を構成した場合であっても、前述した実施形態の場合と同様な作用効果を得ることができる。
【００４１】
しかしながら、前述した実施形態のように、前記先端側ロッド１１３と前記基端側ロッド１１５とを前記連結部材１１７で連結して一つのロッド部材を構成するようにすれば、先に説明したように、組み立て作業の容易化を図ることができるので、非常に好ましい。
【００４２】
また、前述した実施形態においては、横中ぐり盤１０に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、立て中ぐり盤等の中ぐり盤を始めとして、主軸本体の先端に工具を装着する主軸ユニットを備える工作機械であれば、前述した実施形態の場合と同様にして適用することができる。
【００４３】
しかしながら、前述した実施形態のように、横中ぐり盤に適用すると、本発明に係る主軸ユニットの作用効果を最も顕著に発現させることができるので、非常に好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明に係る主軸ユニットは、主軸本体の先端側の振動を効率よく減衰させることが簡単な構成で実施できるので、例えば、金属加工産業等において、極めて有益に利用することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１０  横中ぐり盤
１１  ベッド
１１ａ  ガイドレール
１２  コラムベース
１３  コラム
１３ａ  ガイドレール
１４  サドル
１４ａ  ガイドレール
１５  ラムストック
１００  主軸ユニット
１０１  主軸本体
１０１ａ  主軸穴
１０１ｂ  貫通穴
１０１ｃ  係合部
１１０  把持装置
１１１  ケーシング
１１２  コレット
１１３  先端側ロッド
１１４  ブシュ
１１５  基端側ロッド
１１６  フランジ部材
１１７  連結部材
１１８  スリーブ
１１９  皿ばね
１２０  振動減衰装置
【図１】
2015016518.tif 000003
【図２】
2015016518.tif 000004
【図３】
2015016518.tif 000005