(57)【要約】【課題】  構造が簡単であり、主軸の固定・固定解除の操作をワンタッチで簡単に行える工作機械の主軸装置を提供する。【解決手段】  工作機械の主軸装置は、内方突出状ストッパ部44を有する前後方向にのびた筒状主軸支え11と、主軸支え11に前方から当接しうるように主軸支え11内周面に前後方向に移動自在にはめ合わされかつベアリング16、17、18を保持している筒状ベアリングケース14と、ベアリング16、17、18に支持されかつストッパ部44に後方から当接しうるように相対させられた外方突出状当接部45を有する主軸12と、ベアリングケース14に前方から当接しうるとともに、当接部45に後方から当接しうるように主軸支え11の内周面に前後方向に移動自在にはめ合わされている押圧部材15と、押圧部材15を後向きに加圧しうる第１流体圧手段91と、ベアリングケース14を後向きに、押圧部材15を前向きにそれぞれ同時に加圧しうる第２流体圧手段92と、ベアリングケース14を前向きに加圧しうる第３流体圧手段93とを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内方突出状ストッパ部を有する前後方向にのびた筒状主軸支えと、主軸支えに前方から当接しうるように主軸支え内周面に前後方向に移動自在にはめ合わされかつベアリングを保持している筒状ベアリングケースと、ベアリングに支持されかつストッパ部に後方から当接しうるように相対させられた外方突出状当接部を有する主軸と、ベアリングケースに前方から当接しうるとともに、当接部に後方から当接しうるように主軸支えの内周面に前後方向に移動自在にはめ合わされている押圧部材と、押圧部材を後向きに加圧しうる第１流体圧手段と、ベアリングケースを後向きに、押圧部材を前向きにそれぞれ同時に加圧しうる第２流体圧手段と、ベアリングケースを前向きに加圧しうる第３流体圧手段とを備えている工作機械の主軸装置。
【請求項２】
第２流体圧手段によるベアリングケースの後向き加圧力と、第３流体圧手段によるベアリングケースの前向き加圧力とが等しく設定されている請求項１に記載の工作機械の主軸装置。
【請求項３】
第１流体圧手段が、主軸支えおよび押圧部材によって区画された第１圧力チャンバと、第１圧力チャンバに連通させられた第１流体圧ポートとによって構成されており、第２流体圧手段が、主軸支え、ベアリングケースおよび押圧部材によって区画された第２圧力チャンバと、第２圧力チャンバに連通させられた第２流体圧ポートとによって構成されており、第３流体圧手段が、主軸支えおよびベアリングケースによって区画された第３圧力チャンバと、第３圧力チャンバに連通させられた第３流体圧ポートとによって構成されている請求項１または２に記載の工作機械の主軸装置。
【請求項４】
ストッパ部および当接部の対向面に第１カービックカップリングが備えられ、主軸支えおよびベアリングケースの対向面に第２カービックカップリングが備えられている請求項１〜３のいずれか１つに記載の工作機械の主軸装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、工作機械の主軸装置、とくに、回転工具および旋削工具の交換使用を可能とする工作機械の主軸装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の主軸装置としては、主軸支えに対して主軸をチャック機構またはクランプ機構によって機械的に固定解除自在に固定するようにしたものが知られている。
【０００３】
上記従来装置では、チャック機構またはクランプ機構の構造が複雑であり、主軸装置の全体構造が複雑であった。さらに、主軸装置の構造が複雑となることと相まって、主軸の固定・固定解除の操作をワンタッチで簡単に行うことができないという問題点があった。
【特許文献１】特許第２８７９１３１号公報
【特許文献２】特開２００３−８０４０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発明の目的は、構造が簡単であり、主軸の固定・固定解除の操作をワンタッチで簡単に行うことができる工作機械の主軸装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明による工作機械の主軸装置は、内方突出状ストッパ部を有する前後方向にのびた筒状主軸支えと、主軸支えに前方から当接しうるように主軸支え内周面に前後方向に移動自在にはめ合わされかつベアリングを保持している筒状ベアリングケースと、ベアリングに支持されかつストッパ部に後方から当接しうるように相対させられた外方突出状当接部を有する主軸と、ベアリングケースに前方から当接しうるとともに、当接部に後方から当接しうるように主軸支えの内周面に前後方向に移動自在にはめ合わされている押圧部材と、押圧部材を後向きに加圧しうる第１流体圧手段と、ベアリングケースを後向きに、押圧部材を前向きにそれぞれ同時に加圧しうる第２流体圧手段と、ベアリングケースを前向きに加圧しうる第３流体圧手段とを備えているものである。
【０００６】
この発明による工作機械の主軸装置では、第１流体圧手段を作動させて押圧部材を後向きに加圧すると、押圧部材が後向きに移動してベアリングケースに当接し、この後は、押圧部材はベアリングケースとともに後向きに移動し、ベアリングケースが主軸支えに前方から当接した後は、ベアリングケースは押圧部材および主軸支えによって前後から挟まれた状態で固定される。この状態で、主軸は回転自在であり、回転工具の使用が可能となる。
【０００７】
また、第２流体圧手段を作動させて押圧部材を前向きに加圧すると、押圧部材が前向きに移動して主軸の当接部に当接する。同時に第３流体圧手段を作動させると、押圧部材は主軸とともに前向きに移動し、当接部が主軸支えのストッパ部に後方から当接し、当接部がストッパ部および押圧部材によって前後から挟まれた状態で主軸が固定される。これらの両流体圧手段によってベアリングケースには前向きおよび後向きに加圧されることになり、これらの前向きおよび後向き加圧力は相殺される。この状態で、旋削工具の使用が可能となる。
【０００８】
したがって、構造が簡単であり、固定・固定解除の操作をワンタッチで簡単に行うことができる工作機械の主軸装置が提供される。
【０００９】
さらに、第２流体圧手段によるベアリングケースの後向き加圧力と、第３流体圧手段によるベアリングケースの前向き加圧力とが等しく設定されていると、ベアリングケースに作用させられる前向きおよび後向き加圧力がつり合ってベアリングケースに作用させられる力は零となる。したがって、主軸を固定した際に、ベアリングに負荷を与えることがない。
【００１０】
また、第１流体圧手段が、主軸支えおよび押圧部材によって区画された第１圧力チャンバと、第１圧力チャンバに連通させられた第１流体圧ポートとによって構成されており、第２流体圧手段が、主軸支え、ベアリングケースおよび押圧部材によって区画された第２圧力チャンバと、第２圧力チャンバに連通させられた第２流体圧ポートとによって構成されており、第３流体圧手段が、主軸支えおよびベアリングケースによって区画された第３圧力チャンバと、第３圧力チャンバに連通させられた第３流体圧ポートとによって構成されていると、簡単な構造でもって、押圧部材に必要な圧力を与えることができる。
【００１１】
また、ストッパ部および当接部の対向面に第１カービックカップリングが備えられ、主軸支えおよびベアリングケースの対向面に第２カービックカップリングが備えられていると、主軸およびベアリングケースの固定が確実なものとなる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、構造が簡単であり、主軸の固定・固定解除の操作をワンタッチで簡単に行うことができる工作機械の主軸装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
この発明の実施の形態を図面を参照しながらつぎに説明する。
【００１４】
以下の説明のおいて、前後とは、図１を基準として、図１の左側を前、その右側を後というものとする。前側が主軸軸先方向である。
【００１５】
主軸装置は、前後方向にのびた軸線をもつ筒状主軸支え11と、主軸支え11の軸線上に配されている主軸12と、主軸支え11および主軸12間に後から前にかけて順次介在させられているモータ13、筒状ベアリングケース14および押圧部材15と、主軸12およびベアリングケース14間に前から後にかけて順次介在させられている第１ローラベアリング16、第１ボールベアリング17および第２ボールベアリング18と、主軸支え11および主軸12後端間に介在させられている第２ローラベアリング19とを備えている。
【００１６】
主軸支え11は、水平円筒状胴壁21と、胴壁21の前端に設けられかつ主軸12の前部を挿通させた前孔22を有している垂直状前端壁23と、胴壁21の後端に設けられかつ第２ローラベアリング19を保持している後孔24を有している垂直状後端壁25とを備えている。
【００１７】
胴壁21は、前から後にかけて順次連なるように形成された大径部31、小径部32および中径部33よりなる。前端壁23の後端面には、大径部31にはめ入れられた外向き円筒状嵌合面34が形成されるとともに、嵌合面34の内側に内向き円筒状前ガイド面35が小径部32と同径となるように形成されている。
【００１８】
前端壁23の若干後方に位置するように主軸12外面にフランジ41が設けられている。フランジ41の基部から後方に拡がるように主軸12外面に後細りテーパ面42が形成されている。前端壁23およびフランジ41の対向面には第１カービックカップリング43の前後一対の結合部材44、45が向き合うように固定されている。両結合部材44、45の対向面には、互いに噛み合わされる歯が放射状に設けられている。前結合部材44がストッパ部を構成し、後結合部材45が当接部を構成する。
【００１９】
モータ13は、中径部33内面に固定されているステータ51と、ステータ51と相対するように主軸12外面に固定されているロータ52とを備えている。
【００２０】
ベアリングケース14は、小径部32に回転および前後動自在にはめ合わされている筒状ケース本体61と、大径部31および小径部32段差面と相対するようにケース本体61外面前端から外方に突出させられかつ大径部31に回転および前後動自在にはめ合わされた外周面を有するフランジ62とを備えている。ケース本体61の前端面には前ガイド面35と同径の内向き円筒状後ガイド面63が形成されている。ケース本体61の前端には第１ベアリング押え64が固定されている。ケース本体61の内周面後端部には内方突出環状第２ベアリング押え65が一体に設けられている。
【００２１】
小径部32およびフランジ62の対向面には第２カービックカップリング66の前後一対の結合部材67、68が向き合うように固定されている。後結合部材68の内周面には前後方向溝69が形成され、これにはめ入れられた回止めピン71がベアリングケース14に固定されている。
【００２２】
押圧部材15は、前ガイド面35および後ガイド面63にまたがらされてこれに回転および前後動自在にはめ合わされている筒状摺動部81と、摺動部81外面の中間から外方に突出させられかつ外面が大径部31に回転および前後動自在にはめ合わされている垂直環状受圧部82と、摺動部81内面の中間から内方に突出させられかつ外面がフランジ62と間隔をおいて相対させられている垂直環状係合部83とよりなる。
【００２３】
主軸12、ベアリングケース14、第１ローラベアリング16、第１ボールベアリング17および第２ボールベアリング18は、つぎのようにして一体化され、一緒に前後動させられるようになっている。第１ローラベアリング16内輪の内周面に主軸12テーパ面42と合致させられたテーパ面84が形成されている。第１ローラベアリング16の外輪は、第１ベアリング押え64に当接させられている。第１ローラベアリング16および第１ボールベアリング17間には前スペーサ85が介在させられている。第１ボールベアリング17および第２ボールベアリング18間には後スペーサ86が介在させられている。第２ボールベアリング18の外輪は、第２ベアリング押え65に当接させられている。そして、主軸12の外面には、第２ボールベアリング18の内輪を押さえるように押えナット87がねじはめられている。また、第２ローラベアリング19の外輪を押さえるように後端壁25の後側面に第３ベアリング押え88が設けられている。第２ローラベアリング19の内輪に対して、主軸12の後端部は前後動自在に挿通させられている。
【００２４】
大径部31内周面および摺動部81外周面間における受圧部82の前側に第１圧力チャンバ91が、その後側に第２圧力チャンバ92がそれぞれ形成されている。さらに、大径部31内周面およびケース本体61外周面間におけるフランジ62の後側には第３圧力チャンバ93が形成されている。詳しく図示しないが、これらの第１〜第３圧力チャンバ91〜93にそれぞれ連通させられるように第１〜第３流体圧ポート101〜103がそれぞれ形成されている。また、第１〜第３圧力チャンバ91、92、93の垂直断面積は、一致させられている。
【００２５】
嵌合面34に第１シールリング111が、受圧部82の外周面に第２シールリング112が、ケース本体フランジ62外周面に第３シールリング113がそれぞれ取付られている。ケース本体61外面における第３圧力チャンバ93の後側に第４シールリング114が取付られている。摺動部81外面における受圧部82の前後両側に第５および第６シールリング115、116が取付られている。
【００２６】
図１は、回転工具を使用する状態を示すものである。第１圧力チャンバ91に油圧が作用させられている。受圧部82は後向きに加圧され、摺動部81の後端面はケース本体61の前端面に当接され、これを後向きに加圧している。その結果、ベアリングケース14は、第２カービックカップリング66を結合状態に保持してこれを介して主軸支え11に押圧されている。すなわち、ベアリングケース14の回転が拘束されている。主軸12は、回転自在である。
【００２７】
旋削工具を使用する場合は、第１圧力チャンバ91に代わり、第２および第３圧力チャンバ92、93に油圧を同時に作用させる。第２圧力チャンバ92の油圧は、押圧部材15を前向きに加圧するとともに、ベアリングケース14を後向きに加圧する。第３圧力チャンバ93の油圧は、ベアリングケース14を前向きに加圧する。ベアリングケース14に作用させられる前向きの加圧力および後向きの加圧力は、同じ大きさで、向きが逆であるから、相殺される。その結果、ベアリングケース14は、外力が作用させられないフリーの状態となる。押圧部材15を前向きに加圧する力によって押圧部材15は前向きに移動させられる。係合部83は当接部45に当接してこれを前向きに押圧する。そうすると、主軸12は、ベアリングケース14、第１ローラベアリング16、第１ボールベアリング17および第２ボールベアリング18とともに前向きに移動させられ、第１カービックカップリング43を結合する。第１カービックカップリング43を介してストッパ部44に係合部83が押圧され、その結果、主軸12の回転を拘束した状態に主軸12が固定される。主軸12に作用する外力は、ストッパ部44で支持される。第１ローラベアリング16、第１ボールベアリング17および第２ボールベアリング18に作用する外力は零である。
【００２８】
一方、ベアリングケース14が前進させられることにより、第２カービックカップリング66の結合は緩められるが、歯の噛み合いが完全に外れることはない。または、カービックカップリングの噛み合いが外れる程度の、歯の大きさ或いはベアリングケース14の前進量となっている場合でも、回り止めピン71により再度結合時には同じ位置にて結合可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明による主軸装置の縦断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
11  主軸支え
12  主軸
14  ベアリングケース
15  押圧部材
16〜18  ベアリング
44  ストッパ部
45  当接部
91〜93  流体圧手段
【図１】
2005052932.tif 000003