(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸回りに回転する主軸と、該主軸の下端部の外周部分に固定してある環状の端面カバーと、前記主軸に設けてあり、前記主軸の平衡を保つ錘を取り付ける平衡孔とを備える主軸装置において、
前記平衡孔は、前記主軸の軸周りに等間隔を空けて複数配置されており、
前記端面カバーにおける前記複数の平衡孔それぞれに対応する位置に設けてある複数の貫通孔と、
該複数の貫通孔を全て塞ぐ複数の蓋と
を備え、
前記蓋及び端面カバーの下面は面一であり、
各蓋の重量は同じであること
を特徴とする主軸装置。
【請求項２】
前記錘は前記蓋よりも小径をなし、
前記貫通孔は前記平衡孔よりも大径をなすこと
を特徴とする請求項１に記載の主軸装置。
【請求項３】
前記蓋は頭部を有する螺子であり、
前記貫通孔は前記頭部を収容する座繰り部を有すること
を特徴とする請求項２に記載の主軸装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具を取り付ける主軸を備える主軸装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械は、主軸に取付けた工具を回転駆動することで工作物を加工する。主軸は、主軸ハウジングに回転自在に支持してある。工具は、主軸ハウジングの外部に突出する主軸の下端部に取り付けてある。工作機械は、加工中の工作物に冷却液を供給する冷却液供給装置を備えている。冷却液は、回転する工具と工作物との間に発生する摩擦熱を除去し、工具及び工作物が過熱することを防止する。工具の寿命及び工作物の加工精度は、冷却液を供給することで向上する。
【０００３】
特許文献１に記載の工作機械の主軸装置は、主軸と主軸ハウジングとの間にラビリンス部を設け、且つ主軸と主軸ハウジングとの間の隙間から空気を噴出することで冷却液の浸入を防止している。
【０００４】
主軸装置は、主軸下端の周縁部に固定した端面カバーと、主軸ハウジングの下端に固定した主軸カバーを備える。端面カバー及び主軸カバーはラビリンス部を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−０７６０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
主軸の平衡が保たれていない場合、回転中に主軸は振動し、工作物の加工精度が低下する。主軸の振動を抑制する為に、主軸の平衡を保つ必要がある。故に、主軸に孔を設けて、該孔に平衡を保つ錘、例えば螺子を挿入する。しかし、孔を設けた場合、主軸が回転した時に風切り音が発生し易くなる。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、主軸の平衡を保ち且つ風切り音の発生を抑制する主軸装置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】
本発明に係る主軸装置は、軸回りに回転する主軸と、該主軸の下端部の外周部分に固定してある環状の端面カバーと、前記主軸に設けてあり、前記主軸の平衡を保つ錘を取り付ける平衡孔とを備える主軸装置において、前記端面カバーの前記平衡孔に対応する位置に設けてある貫通孔と、該貫通孔を塞ぐ蓋とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明においては、平衡孔に錘を取り付けて、主軸の平衡を保ち、且つ端面カバーの貫通孔に蓋を設けて、風切り音の発生を防止する。
【００１０】
本発明に係る主軸装置は、前記錘は前記蓋よりも小径をなし、前記貫通孔は前記平衡孔よりも大径をなすことを特徴とする。
【００１１】
本発明においては、錘は蓋よりも小径であり且つ貫通孔は平衡孔よりも大径なので、端面カバーを主軸に取り付けた状態で錘を平衡孔に取り付けて主軸の平衡を保ち、蓋を貫通孔に取り付けることができる。貫通孔の直径が平衡孔の直径以下の場合、端面カバーを取り外した状態で錘を平衡孔に取り付け、その後、端面カバーを主軸に取り付けなければならない。
【００１２】
本発明に係る主軸装置は、前記蓋は頭部を有する螺子であり、前記貫通孔は前記頭部を収容する座繰り部を有することを特徴とする。
【００１３】
本発明においては、貫通孔に座繰り部を形成することによって、蓋の頭部が端面カバーから突出することを防止することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る主軸装置にあっては、平衡孔に錘を取り付けて、主軸の平衡を保ち、且つ端面カバーの貫通孔に蓋を設けて、風切り音の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】工作機械の主軸装置の取付け状態を示す側面図である。
【図２】主軸及び主軸ハウジングの先端部の断面図である。
【図３】主軸及び端面カバーを示す底面図である。
【図４】図３に示すＩＶ−ＩＶ線を切断線とした組み合わせ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下本発明を実施の形態に係る主軸装置を示す図面に基づいて説明する。図１は工作機械の主軸装置の取付け状態を示す側面図、図２は主軸及び主軸ハウジングの先端部の断面図である。
【００１７】
図１に示すように、本発明の主軸装置１は、主軸ヘッド２の先端部（図１の左側端部）に取り付けた主軸ハウジング３を備えている。主軸ヘッド２は、その基端部（図１の右側端部）に、２つのガイド部２ａ、２ａと１つのナット部２ｂとを備えている。２つガイド部２ａ、２ａは、工作機械に設けた上下方向のコラム（図示省略）に主軸ヘッド２を支持する。ナット部２ｂは、コラムに設けた上下方向のねじ軸（図示省略）に螺合する。
【００１８】
ねじ軸は、Ｚ軸モータ（図示省略）の駆動で回転する。ナット部２ｂを備える主軸ヘッド２は、ねじ軸が回転することで、該ねじ軸の方向（上下方向）に移動する。ガイド部２ａ、２ａは、主軸ヘッド２の上下方向の移動を案内する。
【００１９】
図２に示すように、主軸ハウジング３は、その中心部に回転自在に主軸１１を支持する円筒形である。主軸１１は、上下方向に延びる軸である。主軸１１は、主軸モータ（図示省略）の駆動で回転する。
【００２０】
主軸ハウジング３の下端は、環状の主軸カバー８で覆ってある。主軸カバー８は、主軸ハウジング３の下端面に複数本のボルト（図示省略）で固定してある。主軸カバー８の下面の一部（内周部分及び外周部分を除く部分）は、環状のノズル形成部材１２で覆ってある。ノズル形成部材１２は、主軸カバー８の下面に複数本のボルト（図示省略）で固定してある。
【００２１】
主軸１１は、主軸カバー８の中心穴を通して主軸ハウジング３の下方に突出する。主軸１１は下端面の中心に、工具取付穴１１ａを備えている。工具取付穴１１ａは、上方に向けて直径が小さくなるテーパ穴である。工具（図示省略）は、円錐形の工具ホルダ（図示省略）に保持している。主軸装置１は、該工具ホルダを工具取付穴１１ａに差し込むことで主軸１１の下端に工具を取り付けることができる。
【００２２】
ノズル形成部材１２は下面の内周部分に、複数のノズル穴１２ｂを有している。複数のノズル穴１２ｂは、冷却液室１２ｃに連通している。冷却液は、冷却液室１２ｃ及びノズル穴１２ｂを通って下方に噴出する。ノズル穴１２ｂは、主軸１１の中心に向けて冷却液を斜めに噴出する。噴出する冷却液は、工具が加工する工作物に当たる。
【００２３】
図２に示すように、主軸１１の下端面の外周部分には、固定螺子５１（図３参照）で固定した環状の端面カバー１３が設けてある。端面カバー１３は、主軸１１の外周よりも外側に張り出している。端面カバー１３の張り出し部分は、主軸カバー８の内周部分に隙間を介して対向する。端面カバー１３の外周は、ノズル形成部材１２の中心穴の内周に隙間を介して対向する。
【００２４】
主軸装置１は、端面カバー１３と主軸カバー８との対向部分、及び端面カバー１３とノズル形成部材１２との対向部分にラビリンス部２１を備える。
【００２５】
主軸カバー８の内周面と主軸１１の外周面との間に空気室１９が設けてある。主軸カバー８には、径方向に貫通する空気供給孔２０が設けてある。空気室１９は空気供給孔２０及びラビリンス部２１を連通する。
【００２６】
空気供給孔２０は、主軸カバー８の外周の開口を介して圧縮空気の供給回路（図示省略）に接続する。圧縮空気は、空気供給孔２０及び空気室１９を通ってラビリンス部２１に入り、端面カバー１３と主軸カバー８との間の隙間から吹き出す。
【００２７】
図３は主軸１１及び端面カバー１３を示す底面図、図４は図３に示すＩＶ−ＩＶ線を切断線とした組み合わせ断面図である。
【００２８】
主軸１１の外周部下端面には、固定螺子５１を取り付ける四つの取付孔１１ｂが設けてある。四つの取付孔１１ｂは、主軸１１の軸心周りにおいて、９０度等間隔を開けて設けてある。取付孔１１ｂは内部に螺子が形成してある。
【００２９】
また主軸１１の外周部下端面には、平衡用螺子５３を取り付ける六つの平衡孔１１ｃが設けてある。六つの平衡孔１１ｃは、主軸１１の軸心周りにおいて、６０度等間隔を開けて設けてある。六つの平衡孔１１ｃの内、四つの平衡孔１１ｃは夫々四つの取付孔１１ｂの隣に位置する。六つの平衡孔１１ｃは内部に螺子が形成してある。
【００３０】
端面カバー１３には、取付孔１１ｂに対応した位置に、固定螺子５１を挿入する貫通した四つの挿入孔１３ａが設けてある。取付孔１１ｂ及び挿入孔１３ａは軸方向に連なる。挿入孔１３ａの下端部には座繰り部１３ｂが形成してある。挿入孔１３ａの直径は取付孔１１ｂよりも大きい。
【００３１】
端面カバー１３には、平衡孔１１ｃに対応した位置に、蓋用螺子５２を挿入する六つの貫通孔１３ｃが設けてある。平衡孔１１ｃ及び貫通孔１３ｃは軸方向に連なる。貫通孔１３ｃの下端部には座繰り部１３ｄが形成してある。貫通孔１３ｃの直径は平衡孔１１ｃよりも大きい。貫通孔１３ｃは内部に螺子を形成してある。
【００３２】
固定螺子５１は、頭部５１ａと、該頭部５１ａから軸方向に突出した軸部５１ｂを有する。頭部５１ａの直径は軸部５１ｂよりも大きい。また頭部５１ａの直径は座繰り部１３ｂの直径と同じ且つ、挿入孔１３ａの座繰り部１３ｂを除いた部分の直径よりも大きい。軸部５１ｂの直径は、挿入孔１３ａの座繰り部１３ｂを除いた部分の直径よりも小さい。固定螺子５１はタッピング螺子である。
【００３３】
固定螺子５１を挿入孔１３ａに挿入してあり、軸部５１ｂは取付孔１１ｂに結合している。頭部５１ａは座繰り部１３ｂ内に位置する。頭部５１ａ及び端面カバー１３の下面は面一である。固定螺子５１は端面カバー１３及び主軸１１を連結する。
【００３４】
平衡用螺子５３（錘）は頭部無しのタッピング螺子であり、主軸１１の平衡を取る為に、平衡孔１１ｃに必要に応じて取り付けてある。平衡用螺子５３の軸方向寸法は平衡孔１１ｃの軸方向寸法よりも短い。平衡用螺子５３の直径は貫通孔１３ｃよりも小さいので、端面カバー１３を主軸１１に取り付けた状態で、平衡用螺子５３を貫通孔１３ｃに挿入し、平衡孔１１ｃに取り付けることができる。なお六つの平衡孔１１ｃの内、主軸１１の平衡を取る為に必要な平衡孔１１ｃにのみ平衡用螺子５３を取り付けるので、平衡用螺子５３を平衡孔１１ｃに取り付けない場合もある。
【００３５】
蓋用螺子５２（蓋）はタッピング螺子であり、螺子部５２ａと該螺子部５２ａの端部に設けたフランジ部５２ｂ（頭部）を有する。フランジ部５２ｂの直径は螺子部５２ａの直径よりも大きく、座繰り部１３ｄの直径と同じである。フランジ部５２ｂの軸方向寸法は座繰り部１３ｄの軸方向寸法と同じである。螺子部５２ａの軸方向寸法は、貫通孔１３ｃの座繰り部１３ｄを除いた部分の軸方向寸法と同じである。
【００３６】
螺子部５２ａは、貫通孔１３ｃの座繰り部１３ｄを除いた部分に取り付けてある。蓋用螺子５２を貫通孔１３ｃに取り付けた場合、フランジ部５２ｂは座繰り部１３ｄ内に位置する。フランジ部５２ｂ及び端面カバー１３の下面は面一であり、フランジ部５２ｂは端面カバー１３から突出していない。蓋用螺子５２は平衡孔１１ｃ及び貫通孔１３ｃを塞ぐ。全ての貫通孔１３ｃに蓋用螺子５２が設けてあり、各蓋用螺子５２の重量は同じである。
【００３７】
実施の形態に係る主軸装置１は平衡孔１１ｃに平衡用螺子５３（錘）を取り付けて、主軸１１の平衡を保ち、且つ端面カバー１３の貫通孔１３ｃに蓋用螺子５２を設けて、風切り音を抑制する。例えば、主軸１１が２７０００ｒｐｍで回転している場合に、マイク位置を工作機械の前面から１ｍ離れた位置に設置して、騒音を計測した場合、風切り音の対策をしたことで、従前に比べて、等価騒音で約３．５ｄＢ低下し、ラウドネスで約５．４ｓｏｎｅ低下した。
【００３８】
平衡用螺子５３は蓋用螺子５２よりも小径であり且つ貫通孔１３ｃは平衡孔１１ｃよりも大径なので、端面カバー１３を主軸１１に取り付けた状態で平衡用螺子５３を平衡孔１１ｃに取り付けて主軸１１の平衡を保ち、蓋用螺子５２を貫通孔１３ｃに取り付けることができる。貫通孔１３ｃの直径が平衡孔１１ｃの直径以下の場合、端面カバー１３を取り外した状態で平衡用螺子５３を平衡孔１１ｃに取り付け、その後、端面カバー１３を主軸１１に取り付けなければならない。
【００３９】
貫通孔１３ｃに座繰り部１３ｄを形成することによって、蓋用螺子５２のフランジ部５２ｂ（頭部）が端面カバー１３から突出することを防止し、風切り音の発生原因を削減することができる。フランジ部５２ｂは端面カバー１３と面一であるので、風切り音の発生を効果的に防止することができる。
【００４０】
また六つの平衡孔１１ｃが、主軸１１の軸心周りにおいて、６０度等間隔を開けて設けてあるので、平衡孔１１ｃに対応する蓋用螺子５２も、主軸１１の軸心周りにおいて、６０度等間隔を開けて設けてある。また各蓋用螺子５２の重量は同じである。故に、平衡用螺子５３を平衡孔１１ｃに取り付けて主軸１１の平衡を取った後に、各蓋用螺子５２を各貫通孔１３ｃに取り付けても、主軸１１は平衡を維持する。
【００４１】
なお平衡孔１１ｃの数は六つに限定されない。平衡孔１１ｃは、主軸１１の軸心周りにおいて、所定角度等間隔を開けて複数設ければよい。例えば、平衡孔１１ｃの数は四つ又は八つ等でもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１  主軸装置
３  主軸ハウジング
８  主軸カバー
１１  主軸
１１ｃ  平衡孔
１３  端面カバー
１３ｃ  貫通孔
１３ｄ  座繰り部
５２  蓋用螺子（蓋）
５２ａ  螺子部
５２ｂ  フランジ部（頭部）
５３  平衡用螺子（錘）
【図１】
0006380041.tif 000002
【図２】
0006380041.tif 000003
【図３】
0006380041.tif 000004
【図４】
0006380041.tif 000005