(57)【要約】【課題】主軸の交換が極めて短時間で行なえ、メンテナンス時のダウンタイムが短く生産性の高い主軸装置及び複合加工工作機械を提供する。【解決手段】主軸装置２０は、支持アーム９に旋回可能に取り付けられ、その旋回軸に対して略垂直な筒部２２を有するブラケット２１と、先端に工具を装着可能な回転部３１と、ブラケット２３の筒部２２に挿脱可能に取り付けられ、ブラケット２１の面と対向する取付面３５ａを持ったハウジング３２と、回転部３１とハウジング３２との間に配置され、回転部３１をハウジング３２に対して回転自在に支持する軸受５０，５１と、を有する主軸３０と、を備える。ハウジング３２の取付面３５ａには、主軸３０に供給される流体の流路開口８０〜８６が形成される。【選択図】図４
2008161950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持アームに旋回可能に取り付けられ、その旋回軸に対して略垂直な筒部を有するブラケットと、
先端に工具を装着可能な回転部と、前記ブラケットの筒部に挿脱可能に取り付けられ、前記ブラケットの面と対向する取付面を持ったハウジングと、前記回転部と前記ハウジングとの間に配置され、前記回転部を前記ハウジングに対して回転自在に支持する軸受と、を有する主軸と、を備える主軸装置であって、
前記ハウジングの取付面には、前記主軸に供給される流体の流路開口が形成されることを特徴とする主軸装置。
【請求項２】
請求項１に記載の主軸装置を備えたことを特徴とする複合加工工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主軸装置及びそれを備えた複合加工工作機械に関し、より詳細には、門形マシニングセンタの主軸ヘッドに取り付けられる主軸装置及びそれを備えた複合加工工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、大物ワークと工具との三次元的な相対移動によって、切削、穴あけ等の加工を行なう複合加工工作機械として、例えば、ワークを取り付けたテーブルを直進往復運動させると共に、工具を有する主軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に制御する門形マシニングセンタが使用されている。
【０００３】
門形マシニングセンタでは、２つのコラムによって支持されたクロスレールにサドルが取り付けられ、サドルに対してＺ軸方向に移動するラムの端部に主軸ヘッドが取り付けられ、さらに、この主軸ヘッドの２本の支持アームにブラケットを介してモータビルトイン式の主軸が旋回可能に取り付けられる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】国際公開第９６／４１６９５号パンフレット（第４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載の複合加工工作機械に使用される主軸では、切削液、潤滑油、冷却液、圧縮エア、油圧作動油等の流体が使用され、これら流体を供給又は排出するための流路が必要である。従来、これらの流路は、いずれも配管を用いて主軸に接続することで構成されている。このため、主軸のメンテナンスを行なう際、主軸をブラケットから分解又は組付ける時に、多くの配管を分解・組立しなければならず、メンテナンスに時間がかかる。メンテナンス中は、機械を止める必要があるため、ダウンタイムが増大し、生産性が低下するという問題がある。
【０００５】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、主軸の交換が極めて短時間で行なえ、メンテナンス時のダウンタイムが短く生産性の高い主軸装置及び複合加工工作機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）  支持アームに旋回可能に取り付けられ、その旋回軸に対して略垂直な筒部を有するブラケットと、
先端に工具を装着可能な回転部と、前記ブラケットの筒部に挿脱可能に取り付けられ、前記ブラケットの面と対向する取付面を持ったハウジングと、前記回転部と前記ハウジングとの間に配置され、前記回転部を前記ハウジングに対して回転自在に支持する軸受と、を有する主軸と、を備える主軸装置であって、
前記ハウジングの取付面には、前記主軸に供給される流体の流路開口が形成されることを特徴とする主軸装置。
（２）  （１）に記載の主軸装置を備えたことを特徴とする複合加工工作機械。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ブラケットの筒部に挿脱可能に取り付けられるハウジングは、ブラケットの面と対向する取付面に、主軸に供給される流体の流路開口が形成されるので、主軸をブラケットから取り外すと同時に流体の流路が切り離されるため、配管を分解することなく、短時間で主軸をブラケットから取り外すことができる。また、主軸をブラケットに組み付けると同時に流体の流路が接続されるため、分解時と同様に、配管を組み立てる必要がなく、短時間で主軸をブラケットに組付けることができる。また、流体の排出として使用される流路の場合には、取付面以外に開口が主軸側にないので、異物などの浸入を確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明に係る主軸装置及び複合加工工作機械としての門形マシニングセンタについて図面に基づいて詳細に説明する。
【０００９】
図１に示すように、門形マシニングセンタ１では、ベッド２の上にテーブル３がＸ軸方向へ移動可能に支持されており、ベッド２の両側には一対のコラム４が立設されている。コラム４の上端にはクロスレール５が架設されており、クロスレール５には、サドル６がＹ軸方向へ移動可能に設けられる。また、サドル６には、Ｚ軸方向に昇降可能なラム７が支持されており、ラム７の下端には、本発明の主軸装置２０をＹ軸回り及びＺ軸回りに回転割出し駆動可能に保持する主軸ヘッド８が装着されている。
【００１０】
図２及び図３に示すように、主軸ヘッド８には、主軸装置２０のブラケット２１を挟むように一対の支持アーム９が設けられており、支持アーム９の内部には、ブラケット２１の両側面に固定された一対の旋回シャフト１０が複数の軸受１１を介して回転可能に収容されている。また、一方の旋回シャフト１０にはモータ１２が配置されており、これにより、主軸装置２０は一対の支持アーム９にＹ軸（旋回軸Ａ）回りに旋回可能に取り付けられる。なお、主軸装置２０の旋回駆動は、旋回シャフト１０まわりにモータ１２を配置する代わりに、旋回シャフト１０をギア駆動するものであってもよい。
【００１１】
図４及び図５に示すように、主軸装置２０のブラケット２１は、旋回シャフト１０がＹ軸方向の両側面に固定され、Ｘ軸方向（旋回軸に対して略垂直）に貫通する筒部２２を有するブラケット本体２３と、ブラケット本体２３の後端面に固定される後蓋２５と、を備える。そして、このブラケット本体２３の筒部２２には、主軸３０のハウジング３２が挿脱可能に取り付けられている。なお、図４中、符号２３ａは、旋回シャフト１０を取り付けるためのボルト孔である。
【００１２】
図５に示すように、主軸３０は、モータビルトイン式であり、先端に工具Ｗを装着可能な回転部３１と、ブラケット本体２３の筒部２２に挿脱可能に取り付けられるハウジング３２と、回転部３１とハウジング３２との間に配置され、回転部３１をハウジング３２に対して回転自在に支持する前側及び後側軸受５０，５１と、を有する。
【００１３】
ハウジング３２は、ステータ３４が取り付けられる中間ハウジング３５、スリーブハウジング３６、後側ハウジング３７、リヤカバー３８を有する外筒３９と、外筒３９と一体に形成される前側ハウジング４０と、前側ハウジング４０の前方に取り付けられる前蓋４１及びフロントカバー４２とを、有する。なお、中間ハウジング３５とスリーブハウジング３６とは一体構造としてもよい。また、外筒３９と前側ハウジング４０は別体に形成されてもよい。
【００１４】
回転部３１は、ロータ４３を有する回転自在な回転軸４４と、回転軸４４の内部で、回転軸４４に軸方向に相対移動可能に装着されるドローバー４５と、ドローバー４５が工具ホルダ４６を固定するコレット部４７を軸方向内方に引き込むように、ドローバー４５に外装され、軸方向において回転軸４４とドローバー４５の大径部４５ａとの間に圧縮可能に配置されるばね４８と、が配置される。なお、ばね４８としては、皿ばねを使用しているが、コイルばねや螺旋皿ばね等を使用してもよい。
【００１５】
前側軸受５０は、外輪が前側ハウジング４０に固定されると共に内輪が回転軸４４の一端側に外嵌する組合せアンギュラ玉軸受によって構成される。また、回転軸４４の他端側に配設されたスリーブハウジング３６には、回転軸４４の軸方向に移動可能な軸受スリーブ４９が嵌合されており、後側軸受５１は、外輪が軸受スリーブ４９に固定されると共に内輪が回転軸４４の他端側に外嵌する一対のアンギュラ玉軸受によって構成され、前側軸受５０と共働して回転軸４４を回転自在に支持する。
【００１６】
ドローバー４５の後端側には、工具交換のためのピストン機構６０のピストン６１に装着されたピストン押圧部６２によって押圧されるピストン当接部６３が設けられている。ピストン機構６０は、往動側圧力導入部６４に油、水、空気等の圧力媒体が導入されることにより、ピストン６１が往動され、ピストン６１のピストン押圧部６２がピストン当接部６３を押圧し、ドローバー４５を軸方向に押圧移動させて工具Ｗを押し出して工具アンクランプ状態とする。一方、往動側圧力導入部６４の圧力を抜き、復動側圧力導入部６５に圧力媒体が導入されることにより、ピストン６１が復動され、ドローバー４５を軸方向に戻り移動させて工具クランプ状態とする。
【００１７】
リヤカバー３８には、ピストン機構６０のピストン６１の位置を検出する位置検出センサ６６や、工具Ｗの有無を検出する工具検出センサ６７が固定されており、後側ハウジング３７の内側には、回転軸４４の回転速度を検出するエンコーダ６８が配置されている。
【００１８】
外筒３９は、中間ハウジング３５のフランジ部３５ａをブラケット本体２３の先端面にボルト締結することで、ブラケット２１に固定されている。このため、外筒３９は、ボルト７１を外すことで、主軸３０をブラケット２１から先端側に抜き取り可能に構成される。
【００１９】
また、ブラケット本体２３の先端面と対向する中間ハウジング３５のフランジ部３５ａの取付面３５ｂには流路開口が設けられており、主軸３０に供給されるすべての流体は、この取付面３５ｂに形成された流路開口から供給或は排出される。図７に示すように、フランジ部３５ａの取付面３５ｂには、軸受及びモータ用の冷却油の入口側流路開口８０、ピストン６１のクランプ用圧油の流路開口８１、フラッドクーラントの流路開口８２、テーパエアブローの流路開口８３、エアシールエアの流路開口８４、ピストン６１のアンクランプ用圧油の流路開口８５、軸受及びモータ用の冷却油の出口側流路開口８６がそれぞれ形成されている。なお、図７の符号３２ｂは、中間ハウジング３２のフランジ部３２ａに形成された、ボルト７１が挿通するボルト孔（本実施形態では、６つ）である。
【００２０】
例えば、図５に示すように、アンクランプ用圧油は、ブラケット側の流路９４から中間ハウジング３５の取付面３５ｂに形成された流路開口８５に導かれ、さらに、中間ハウジング３５、スリーブハウジング３６、後側ハウジング３７、リヤカバー３８内に形成された各流路８７を通過して、復動側圧力導入部６５に供給される。また、図６に示すように、軸受及びモータ用の冷却油も、ブラケット側の流路９４から中間ハウジング３５の取付面３５ｂに形成された流路開口８０に導かれる。その後、この流路開口８０から延びる流路８８は、中間ハウジング３５内で分岐され、冷却油の一部は、中間ハウジング３５の後方に延びる流路８９によって、冷却筒９０へ供給され、また、他の冷却油は、前側ハウジング４０に形成された流路９２により、冷却部９３へ供給される。なお、その他の流体も、中間ハウジング３５から各ハウジングに形成された流路を通って所望の位置に供給され、或は、各ハウジングに形成された流路を通って中間ハウジング３５からブラケット側へ排出される。
【００２１】
一方、各流体のブラケット側の流路９４は、ブラケット本体２３に形成され、ブラケット本体２３の先端面に形成された開口９４ａと、旋回シャフト１０のフランジ１０ａ（図３参照）と対向する取付面２３ｂに形成された開口９４ｂとを連通する。この取付面２３ｂに開口した流路９４は、旋回シャフト１０のフランジ１０ａに形成された図示しない流路と配管無しで連通する。これにより、主軸３０に供給される流体の流路は、旋回シャフト側からブラケット本体２３、中間ハウジング３５を介して主軸３０の所望の位置まで配管無しで連通されており、旋回シャフト１０とブラケット本体２３、或はブラケット本体２３と中間ハウジング３５を分解すると同時に各部材間の流体の流路が切り離される。また、旋回シャフト１０とブラケット本体２３、或はブラケット本体２３と中間ハウジング３５を組み付けると同時に各部材間の流体の流路が組み立てられる。なお、これら各部材の対向面間で各流路開口の周囲にはＯリングが配置されており、対向面に形成された流路開口からの流体の漏洩を防止している。
【００２２】
従って、本実施形態の主軸装置２０によれば、ブラケット本体２３の筒部２２に挿脱可能に取り付けられる中間ハウジング３５は、ブラケット本体２３の先端面と対向する取付面３５ｂに、主軸３０に供給される流体の流路開口８０〜８６が形成されるので、主軸３０をブラケット２１から取り外すと同時に流体の流路が切り離されるため、配管を分解することなく、短時間で主軸３０をブラケット２１から取り外すことができる。また、主軸３０をブラケット２１に組み付けると同時に流体の流路が接続されるため、分解時と同様に、配管を組み立てる必要がなく、短時間で主軸３０をブラケット２１に組付けることができる。また、流体の排出として使用される流路の場合には、取付面３５ｂ以外に開口が主軸側にないので、異物などの浸入を確実に防止することができる。
【００２３】
尚、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
本実施形態では、主軸装置２０は、主軸ヘッド８の一対の支持アーム９によって旋回可能に支持されているが、一本の支持アームによって片持ち支持される構成であってもよい。
また、本発明のハウジングは、その取付面をブラケットの先端面にスペーサを介して対向させてブラケットに取り付けられてもよく、この場合スペーサには流体が通過する貫通孔が形成される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の主軸装置が適用される門形マシニングセンタの概略図である。
【図２】図１の主軸ヘッドを示す要部斜視図である。
【図３】主軸ヘッドを示す正面図である。
【図４】主軸装置の分解斜視図である。
【図５】主軸装置の断面図である。
【図６】図７のVI−VI線に沿った主軸装置の部分断面図である。
【図７】ブラケットから取り外された主軸を図５の矢視VII方向からみた背面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  門形マシニングセンタ（複合加工工作機械）
２０  主軸装置
２１  ブラケット
２２  筒部
２３  ブラケット本体
２５  後蓋
３０  主軸
３５  中間ハウジング
３５ｂ  取付面
３９  外筒
４０  前側ハウジング
８０  軸受及びモータ用の冷却油の入口側流路開口
８１  ピストンのクランプ用圧油の流路開口
８２  フラッドクーラントの流路開口
８３  テーパエアブローの流路開口
８４  エアシールエアの流路開口
８５  ピストンのアンクランプ用圧油の流路開口
８６  軸受及びモータ用の冷却油の出口側流路開口
【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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