(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工作機械を提供する。【解決手段】ブシュ１１４とスリーブ１１８との間に位置するように主軸本体１０１の貫通穴１０１ｂの内部に配設されて振動を減衰させる振動減衰装置１２０を備え、振動減衰装置１２０が、主軸本体１０１の貫通穴１０１ｂの内部に嵌合してロッド１１３を摺動移動可能に貫通させる基端部１２１ａと、主軸本体１０１の貫通穴１０１ｂとロッド１１３との間に隙間を有するように位置する先端部１２１ｂと、基端部１２１ａと先端部１２１ｂとを接続して主軸本体１０１の貫通穴１０１ｂとロッド１１３との間に隙間を有する中間部１２１ｃとを具える円筒状の減衰器１２１と、主軸本体１０１の貫通穴１００ｂの内部のブシュ１１４とスリーブ１１８との間に充填された粘性油１２３とを備えた主軸ユニット１００とした。【選択図】図３
2015016533.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本体の基端側を把持する工具把持手段と、
前記工具把持手段よりも前記主軸本体の基端側に位置するように当該主軸本体の先端側の前記貫通穴の内部に嵌合されて前記ロッドを摺動移動可能に支持するブシュと、
前記ロッドの基端側に取り付けられたフランジ部材と、
前記ブシュと前記フランジ部材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嵌合されて前記ロッドを摺動移動可能に支持するスリーブと、
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、
前記ブシュ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
を備え、
前記振動減衰手段が、前記主軸本体の前記貫通穴の内部に嵌合して前記ロッドを摺動移動可能に貫通させる基端部と、前記主軸本体の前記貫通穴と前記ロッドとの間に隙間を有するように位置する先端部と、前記基端部と前記先端部とを接続して前記主軸本体の前記貫通穴と前記ロッドとの間に隙間を有する中間部とを具える円筒状の減衰器を備えている
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、
前記振動減衰手段が、前記減衰器の前記先端部及び前記中間部を浸漬させるように前記主軸本体の前記貫通穴の内部の前記ブシュと前記スリーブとの間に充填された粘性油を備えている
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、
前記振動減衰手段の前記減衰器の前記先端部及び前記中間部が、周方向で複数に分割されている
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】
しかしながら、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ことから、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た。
【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本体の基端側を把持する工具把持手段と、前記工具把持手段よりも前記主軸本体の基端側に位置するように当該主軸本体の先端側の前記貫通穴の内部に嵌合されて前記ロッドを摺動移動可能に支持するブシュと、前記ロッドの基端側に取り付けられたフランジ部材と、前記ブシュと前記フランジ部材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嵌合されて前記ロッドを摺動移動可能に支持するスリーブと、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、前記ブシュ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を備え、前記振動減衰手段が、前記主軸本体の前記貫通穴の内部に嵌合して前記ロッドを摺動移動可能に貫通させる基端部と、前記主軸本体の前記貫通穴と前記ロッドとの間に隙間を有するように位置する先端部と、前記基端部と前記先端部とを接続して前記主軸本体の前記貫通穴と前記ロッドとの間に隙間を有する中間部とを具える円筒状の減衰器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、前記振動減衰手段が、前記減衰器の前記先端部及び前記中間部を浸漬させるように前記主軸本体の前記貫通穴の内部の前記ブシュと前記スリーブとの間に充填された粘性油を備えてい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、前記振動減衰手段の前記減衰器の前記先端部及び前記中間部が、周方向で複数に分割されてい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によれば、ブシュとスリーブとの間、すなわち、主軸本体の先端寄りに振動減衰手段が位置できるので、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。
【図４】図３の減衰器の一部破断斜視図である。
【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１〜４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の内部の先端側、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、当該主軸本体１０１の先端側と基端側との間を連絡するロッド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の内部の先端側（図２中、左側）の、前記把持装置１１０の前記ケーシング１１１よりも基端側（図２中、右側）には、前記ロッド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】
前記ロッド１１３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が当該ロッド１１３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】
前記ロッド１１３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、上記ロッド１１３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】
前記主軸本体１０１の前記貫通穴１０１ｂの内部の、前記ブシュ１１４と前記フランジ部材１１６との間の軸方向中程には、前記ロッド１１３を摺動移動可能に案内支持するスリーブ１１８が嵌合している。前記ロッド１１３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を介して上記ロッド１１３を基端側（図２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。
【００２７】
前記主軸本体１０１の前記貫通穴１０１ｂの内部の、前記ブシュ１１４と前記スリーブ１１８との間には、振動を減衰させる振動減衰手段である振動減衰装置１２０が配設されており、当該振動減衰装置１２０は、以下のような構造となっている。
【００２８】
図３，４に示すように、前記主軸本体１０１の前記貫通穴１０１ｂの内部の、前記ブシュ１１４と前記スリーブ１１８との間の当該スリーブ１１８側には、円筒状をなす減衰器１２１の基端部１２１ａが当該主軸本体１０１と同軸をなすようにして嵌合しており、前記ロッド１１３は、当該減衰器１２１の当該基端部１２１ａを軸方向に摺動移動できるように貫通している。
【００２９】
前記減衰器１２１の前記ブシュ１１４側の先端部１２１ｂは、前記貫通穴１０１ｂとの間及び前記ロッド１１３との間に隙間を有するように、前記基端部１２１ａよりも薄肉となっている。前記減衰器１２１の前記基端部１２１ａと前記先端部１２１ｂとの間の中間部１２１ｃは、前記貫通穴１０１ｂとの間及び前記ロッド１１３との間に、より大きい隙間を有するように、前記先端部１２１ｂよりもさらに薄肉となっている。前記減衰器１２１の前記先端部１２１ｂ及び前記中間部１２１ｃは、周方向で複数（本実施形態では４つ）に均等分割されている。
【００３０】
前記減衰器１２１の前記先端部１２１ｂと前記ブシュ１１４との間には、Ｏリング１２２が設けられている。また、前記主軸本体１０１の前記貫通穴１０１ｂの内部の、前記ブシュ１１４と前記減衰器１２１の前記先端部１２１ｂ及び前記中間部１２１ｃとの間の空隙には、高粘度を有する粘性油１２３が充填されている。
【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ロッド１１３を前記主軸本体１０１の先端側（図２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ロッド１１３を上記主軸本体１０１の基端側（図２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、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ロッド１１３を前記主軸本体１０１の先端側（図２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、上記中ぐり加工の際に、前記主軸ユニット１００が振動すると、当該振動に伴って、前記振動減衰装置１２０は、前記減衰器１２１の前記先端部１２１ｂが前記中間部１２１ｃを介して当該主軸本体１０１の径方向へ前記粘性油１２３中を揺動することにより、当該振動を減衰させるようになる。
【００３５】
ここで、前記振動減衰装置１２０は、前記主軸本体１０１の先端寄りに位置していることから、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の減衰を効率よく行うことができる。
【００３６】
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。
【００３７】
また、前記振動減衰装置１２０の前記減衰器１２１の前記先端部１２１ｂ及び前記中間部１２１ｃが周方向で複数（本実施形態では４つ）に分割されていることから、複数の振動抑制周波数を設定することができ、前記中ぐり加工に伴って生じる前記主軸ユニット１００の振動をより確実に減衰することができる。
【００３８】
〈他の実施形態〉
なお、前述した実施形態においては、前記振動減衰装置１２０の前記減衰器１２１の前記先端部１２１ｂ及び前記中間部１２１ｃを周方向で４つに均等分割した場合について説明したが、他の実施形態として、例えば、２つや６つ以上の偶数に均等分割するようにしても、前述した実施形態の場合と同様な効果を得ることができるのはもちろんのこと、分割することなく一つの円筒の状態で適用することも可能である。
【００３９】
しかしながら、前述した実施形態のように、周方向で複数に分割された前記先端部１２１ｂ及び前記中間部１２１ｃを有する前記減衰器１２１を適用すれば、先に説明したように、複数の振動抑制周波数を設定することができ、前記中ぐり加工に伴って生じる主軸ユニット１００の振動をより確実に減衰することができるので、好ましい。
【００４０】
さらに、減衰器の軸心を中心として点対称位置に位置する対同士だけを均等にするように先端部及び中間部を周方向で偶数に分割すれば、減衰器による振動抑制周波数を多種にわたって設定することができ、前記中ぐり加工に伴って生じる主軸ユニット１００の振動をさらに確実に減衰することができるので、より好ましい。
【００４１】
なお、周方向で３つや５つ等の奇数に分割された先端部及び中間部を有する減衰器であっても、本実施形態の場合と同様な作用効果を得ることは可能であるものの、周方向での回転に伴うバランス設計が煩雑になるため、あまり好ましくはない。
【００４２】
また、前述した実施形態においては、前記基端部１２１ａを前記スリーブ１１８側（前記主軸本体１０１の基端側）に位置させて前記先端部１２１ｂを前記ブシュ１１４側（前記主軸本体１０１の先端側）に位置させるように前記減衰器１２１を配設するようにしたが、他の実施形態として、例えば、前記基端部１２１ａを前記ブシュ１１４側（前記主軸本体１０１の先端側）に位置させて前記先端部１２１ｂを前記スリーブ１１８側（前記主軸本体１０１の基端側）に位置させるように前記減衰器１２１を配設するようにすることも可能である。
【００４３】
しかしながら、前述した実施形態の場合のように、前記基端部１２１ａを前記スリーブ１１８側（前記主軸本体１０１の基端側）に位置させて前記先端部１２１ｂを前記ブシュ１１４側（前記主軸本体１０１の先端側）に位置させるように前記減衰器１２１を配設すれば、主軸ユニット１００の先端側の振動をより効率よく減衰させることができるので、非常に好ましい。
【００４４】
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。
【００４５】
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】
【００４６】
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】
【００４７】
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
１１０  把持装置
１１１  ケーシング
１１２  コレット
１１３  ロッド
１１４  ブシュ
１１６  フランジ部材
１１８  スリーブ
１１９  皿ばね
１２０  振動減衰装置
１２１  減衰器
１２１ａ  基端部
１２１ｂ  先端部
１２１ｃ  中間部
１２２  Ｏリング
１２３  粘性油
【図１】
2015016533.tif 000003
【図２】
2015016533.tif 000004
【図３】
2015016533.tif 000005
【図４】
2015016533.tif 000006