(57)【要約】【課題】中ぐり主軸に発生する熱伸びの発生方向を強制的に規定することにより、中ぐり主軸の軸方向への熱伸びを適切に吸収することができる中ぐり盤の主軸装置を提供する。【解決手段】ハウジング１１内に回転可能に支持されるミーリング主軸１２と、ミーリング主軸１２内に支持される中ぐり主軸１４と、中ぐり主軸１４をクランプすることにより、中ぐり主軸１４の主軸前端側への熱伸びを規制すると共に、中ぐり主軸１４の主軸後端側への熱伸びを許容するクランプ装置４１と、中ぐり主軸１４を回転可能に支持するピストン部材２２と、ピストン部材２２を移動可能に支持するシリンダ部材２１と、ピストン部材２２を主軸後端側に向けて付勢するばね３１と、部材２１，２２間に形成される油圧室３２と、油圧室３２内に油圧を供給することにより、ピストン部材２２をばね３１の付勢力に抗して主軸前端側に向けて移動させる油圧供給装置３３とを備える。【選択図】図１
2016168630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸ヘッドのハウジング内に複数の軸受を介して回転可能に支持される円筒状のミーリング主軸と、
前記ミーリング主軸内に主軸軸方向に移動可能に支持され、前記ミーリング主軸と共に主軸軸心周りに回転する中ぐり主軸と、
前記ミーリング主軸内に設けられ、前記中ぐり主軸を主軸径方向外側からクランプすることにより、前記中ぐり主軸の主軸前端側への熱伸びを規制すると共に、前記中ぐり主軸の主軸後端側への熱伸びを許容するクランプ手段と、
前記中ぐり主軸を内周面に回転可能に支持する筒状のピストン部材と、
前記ピストン部材を主軸軸方向に移動可能に支持するシリンダ部材と、
前記ピストン部材を主軸後端側に向けて付勢する付勢手段と、
前記クランプ手段よりも主軸後端側に設けられ、前記ピストン部材と前記シリンダ部材との間に形成される圧力室と、
前記圧力室内に圧力を供給することにより、前記ピストン部材を前記付勢力の付勢力に抗して主軸前端側に向けて移動させる圧力供給手段とを備える
ことを特徴とする中ぐり盤の主軸装置。
【請求項２】
請求項１に記載の中ぐり盤の主軸装置において、
前記クランプ手段は、前記複数の軸受の中で最も主軸前端側に配置される軸受よりも更に主軸前端側に設けられる
ことを特徴とする中ぐり盤の主軸装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の中ぐり盤の主軸装置において、
前記ピストン部材が主軸後端側に向けて移動して、圧力が供給された前記圧力室が閉じたときに、装置の運転を停止させる停止手段を備える
ことを特徴とする中ぐり盤の主軸装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中ぐり主軸の軸方向への熱伸びを機械的に吸収することができる中ぐり盤の主軸装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、工作機械の主軸装置においては、主軸を複数の軸受を介してハウジング内に回転可能に支持すると共に、その主軸をモータの駆動によって回転可能としている。このため、機械の運転が開始されると、モータの駆動や、軸受の回転及び摺動に伴って、それら自身が発熱する。そして、それらの熱が主軸に伝達されることによって、主軸に熱変形（熱膨張）を引き起こしてしまう。このように、主軸に熱変形が発生すると、この主軸に装着された工具の刃先位置が変位してしまうため、加工精度に大きな影響を与えることになる。
【０００３】
そこで、従来から、主軸の熱変形を吸収可能とした工作機械の主軸装置が提供されている。そして、このような、工作機械の主軸装置としては、例えば、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２８０５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、上記従来の主軸装置においては、主軸を回転可能に支持する軸受の中で、最も主軸後端側に配置される軸受を、ハウジングに対して、主軸軸方向に移動可能に支持することにより、主軸の軸方向への熱伸びを吸収可能としている。
【０００６】
しかしながら、主軸が軸方向に熱伸びする際には、その熱伸びは、主軸後端側に向けて発生するだけでなく、主軸前端側に向けても発生する。つまり、従来の主軸装置では、主軸の主軸後端側への熱伸びを吸収することができても、主軸の主軸前端側への熱伸びを吸収することができないおそれがある。
【０００７】
従って、本発明は上記課題を解決するものであって、中ぐり主軸に発生する熱伸びの発生方向を強制的に規定することにより、中ぐり主軸の軸方向への熱伸びを適切に吸収することができる中ぐり盤の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】
上記課題を解決する第１の発明に係る中ぐり盤の主軸装置は、
主軸ヘッドのハウジング内に複数の軸受を介して回転可能に支持される円筒状のミーリング主軸と、
前記ミーリング主軸内に主軸軸方向に移動可能に支持され、前記ミーリング主軸と共に主軸軸心周りに回転する中ぐり主軸と、
前記ミーリング主軸内に設けられ、前記中ぐり主軸を主軸径方向外側からクランプすることにより、前記中ぐり主軸の主軸前端側への熱伸びを規制すると共に、前記中ぐり主軸の主軸後端側への熱伸びを許容するクランプ手段と、
前記中ぐり主軸を内周面に回転可能に支持する筒状のピストン部材と、
前記ピストン部材を主軸軸方向に移動可能に支持するシリンダ部材と、
前記ピストン部材を主軸後端側に向けて付勢する付勢手段と、
前記クランプ手段よりも主軸後端側に設けられ、前記ピストン部材と前記シリンダ部材との間に形成される圧力室と、
前記圧力室内に圧力を供給することにより、前記ピストン部材を前記付勢力の付勢力に抗して主軸前端側に向けて移動させる圧力供給手段とを備える
ことを特徴とする。
【０００９】
上記課題を解決する第２の発明に係る中ぐり盤の主軸装置は、
前記クランプ手段は、前記複数の軸受の中で最も主軸前端側に配置される軸受よりも更に主軸前端側に設けられる
ことを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決する第３の発明に係る中ぐり盤の主軸装置は、
前記ピストン部材が主軸後端側に向けて移動して、圧力が供給された前記圧力室が閉じたときに、装置の運転を停止させる停止手段を備える
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
従って、本発明に係る中ぐり主軸の主軸装置によれば、中ぐり主軸をクランプ手段によってクランプ可能としたことにより、中ぐり主軸の主軸前端側への熱伸びを規制する一方、中ぐり主軸の主軸後端側への熱伸びを許容することができると共に、その中ぐり主軸の主軸後端側への熱伸びを、圧力室内に供給された油の圧縮によって、吸収することができる。よって、中ぐり主軸に発生する熱伸びの発生方向を強制的に規定することにより、中ぐり主軸の軸方向への熱伸びを適切に吸収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施例に係る中ぐり盤の主軸装置の縦断面図である。
【図２】加工前に中ぐり主軸の熱伸びを発生させる様子を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る中ぐり盤の主軸装置について、図面を用いて詳細に説明する。
【実施例】
【００１４】
図１に示すように、横中ぐり盤には、主軸ヘッドのハウジング１１が設けられている。このハウジング１１内には、円筒状をなすミーリング主軸１２が、複数の軸受１３ａ，１３ｂ，１３ｃを介して、回転可能に支持されている。
【００１５】
更に、ミーリング主軸１２内には、中空軸状をなす中ぐり主軸１４が、主軸軸方向に移動可能に支持されている。このとき、ミーリング主軸１２の内周面と中ぐり主軸１４の外周面とは、キー結合されている。つまり、ミーリング主軸１２の内周面には、キー１２ａが形成されており、中ぐり主軸１４の外周面には、キー溝１４ａが形成されている。そして、キー１２ａとキー溝１４ａとは係合している。一方、ミーリング主軸１２の外周面には、ギヤ１５が嵌め込まれており、このギヤ１５は、回転用モータ１６の駆動ギヤと噛み合っている。
【００１６】
そして、中ぐり主軸１４の前端には、テーパ孔１４ｂが形成されており、このテーパ孔１４ｂ内には、ワークＷに対して切削加工を行うための工具Ｔが、着脱可能となっている。一方、中ぐり主軸１４の後端には、ねじ挿入用孔１４ｃが形成されており、このねじ挿入用孔１４ｃ内には、ボールねじ軸１７の前端側軸部となるねじ部１７ａが挿入されている。更に、そのねじ部１７ａには、ナット部材１８が螺合されている。これに対して、ボールねじ軸１７の後端側軸部となる軸部１７ｂの外周面には、ギヤ１９が嵌め込まれており、このギヤ１９は、送り用モータ２０の駆動ギヤと噛み合っている。
【００１７】
また、ハウジング１１には、ガイドレール１１ａが主軸軸方向に沿って形成されている。ガイドレール１１ａには、円筒状をなすシリンダ部材２１が、主軸軸方向に移動可能に支持されており、このシリンダ部材２１内には、円筒状をなすピストン部材２２が、主軸軸方向に移動可能に支持されている。更に、ピストン部材２２内には、中ぐり主軸１２の後端が、複数の軸受２３ａ，２３ｂ，２３ｃを介して、回転可能に支持されている。そして、シリンダ部材２１における主軸後端側には、ボールねじ軸１７のねじ部１７ａと螺合するナット部材１８が収納されている。
【００１８】
従って、回転用モータ１６を駆動させることにより、ギヤ１５を回転させることができる。これにより、ミーリング主軸１２を中ぐり主軸１４と共に、主軸軸心周りに回転させることができる。
【００１９】
また、送り用モータ２０を駆動させることにより、ボールねじ軸１７及びギヤ１９を回転させることができる。このとき、ボールねじ軸１７は、主軸軸心周りの回転が許容されるものの、主軸軸方向への移動が規制されているため、このボールねじ軸１７が回転すると、そのねじ部１７ａと螺合するナット部材１８は、回転することなく、主軸軸方向に移動する。これにより、ナット部材１８を支持するシリンダ部材２１を、ガイドレール１１ａの延設方向に沿って移動させることができるので、ミーリング主軸１２に対して、中ぐり主軸１４を主軸軸方向に移動させることができる。
【００２０】
ここで、シリンダ部材２１における主軸前端側の内壁面と、ピストン部材２２における主軸前端側の外壁面との間には、ばね（付勢手段）３１が介在されている。このばね３１は、圧縮状態で介在されており、ピストン部材２２を常に主軸後端側に向けて付勢している。
【００２１】
一方、シリンダ部材２１における主軸後端側の内壁面（内側段部）と、ピストン部材２２における主軸後端側の外壁面（外側段部）との間には、環状の油圧室（圧力室）３２が形成されている。油圧室３２には、シリンダ部材２１に形成された油圧供給通路２１ａが連通されており、この油圧供給通路２１ａには、油圧供給装置（圧力供給手段）３３が接続されている。この油圧供給装置３３は、油圧室３２内に油圧を供給可能となっており、油圧を油圧室３２内に供給する際には、その油圧室３２内の油圧をばね３１の付勢力（押し込み力）よりも大きくなるようにしている。
【００２２】
更に、ピストン部材２２の後端面には、ロッド３４の基端が支持されている。このロッド３４は、主軸軸方向に延在しており、その先端の後方には、スイッチ３５が設けられている。そして、ロッド３４の先端は、スイッチ３５を押圧可能となっており、仮に、スイッチ３５がロッド３４によって押された場合には、横中ぐり盤（主軸装置）の運転が停止される。なお、ロッド３４及びスイッチ３５は、停止手段を構成するものである。
【００２３】
従って、油圧供給装置３３を駆動させることにより、油圧を、シリンダ部材２１の油圧供給通路２１ａを介して、油圧室３２内に供給することができる。これにより、ピストン部材２２を、ばね３１の付勢力に抗して、主軸前端側に向けて移動させることができる。
【００２４】
これに対して、ミーリング主軸１２の前端内部には、複数のクランプ装置収納室１２ｂが形成されている。これらのクランプ装置収納室１２ｂは、ミーリング主軸１２の内周面に開口すると共に、ミーリング主軸１２の周方向において等間隔で配置されている。そして、各クランプ装置収納室１２ｂ内には、クランプ装置（クランプ手段）４１がそれぞれ収納されている。これらのクランプ装置４１は、中ぐり主軸１４のテーパ孔１４ｂと主軸径方向において対向すると共に、ミーリング主軸１２を支持する複数の軸受１３ａ〜１３ｃの中で最も主軸前端側に配置される軸受１３ａよりも更に主軸前端側に配置されている。
【００２５】
また、クランプ装置４１は、クランプ用パッド４１ａ及びばね４１ｂを有している。クランプ用パッド４１ａは、ばね４１ｂを介して装置内に支持されており、中ぐり主軸１４の外周面を主軸径方向外側からクランプ可能となっている。つまり、クランプ用パッド４１ａは、中ぐり主軸１４の外周面において、テーパ孔１４ｂと主軸径方向において対向し、且つ、軸受１３ａよりも主軸前端側の位置を、クランプ可能となっている。
【００２６】
更に、ミーリング主軸１２内には、クランプ装置収納室１２ｂの数量と同数となる油圧給排通路１２ｃが、ミーリング主軸１２の軸方向に形成されている。一方、ミーリング主軸１２の外周面には、環状部材４２が嵌め込まれている。
【００２７】
環状部材４２内には、環状油圧給排通路４２ａが、ミーリング主軸１２の周方向に沿って形成されており、この環状油圧給排通路４２ａには、上述した油圧給排通路１２ｃだけでなく、油圧給排装置４３も接続されている。この油圧給排装置４３は、クランプ用パッド４１ａに対して、油圧を供給及び排出するものとなっており、油圧をクランプ用パッド４１ａに供給する際には、そのクランプ用パッド４１ａに対する主軸径方向内側への油圧を、ばね４１のばね力よりも大きくなるようにしている。
【００２８】
従って、油圧給排装置４３を駆動させて、油圧を、環状部材４２の環状油圧給排通路４２ａを介して、各油圧給排通路１２ｃ内に分流させた後、クランプ装置４１内に供給することにより、クランプ用パッド４１ａを、ばね４１ｂを伸ばすようにして、主軸径方向内側に向けて移動させることができる。これにより、中ぐり主軸１４の外周面をクランプ用パッド４１ｂによってクランプすることができる。
【００２９】
一方、油圧給排装置４３を駆動させて、油圧を、油圧給排通路１２ｃ及び環状部材４２の環状油圧給排通路４２ａを介して、クランプ装置４１内から排出することにより、クランプ用パッド４１ａを、ばね４１ｂのばね力（引き込み力）によって、主軸径方向内側に向けて移動させることができる。これにより、中ぐり主軸１４の外周面に対して、クランプ用パッド４１ａをアンクランプさせることができる。
【００３０】
以上より、横中ぐり盤によってワークＷを加工する場合には、先ず、工具Ｔを中ぐり主軸１４のテーパ孔１４ｂ内に装着した後、油圧供給装置３３を駆動させて、油圧を油圧室３２内に供給する。これにより、ピストン部材２２は、ばね３１の付勢力に抗して主軸前端側に向けて移動して、シリンダ部材２１に密着する。
【００３１】
次いで、油圧給排装置４３を駆動させて、油圧をクランプ装置４１内に供給する。これにより、クランプ用パッド４１ａは、主軸径方向内側に向けて移動して、中ぐり主軸１４をクランプする。
【００３２】
そして、回転用モータ１６を駆動させて、ミーリング主軸１２及び中ぐり主軸１４を回転させながら、必要に応じて、送り用モータ２０を駆動させて、中ぐり主軸１４を主軸軸方向に移動させる。これにより、ワークＷが所定の形状に加工される。
【００３３】
なお、送り用モータ２０を駆動させて、中ぐり主軸１４を主軸軸方向に移動させるときには、油圧給排装置４３を駆動させて、油圧をクランプ装置４１内から排出することにより、中ぐり主軸１４に対して、クランプ用パッド４１ａをアンクランプさせる。
【００３４】
ここで、上述したように、横中ぐり盤を運転し続けて、ワークＷの加工を行っていると、回転用モータ１６が駆動したり、軸受け１３ａ〜１３ｃ，２３ａ〜２３ｃが回転や摺動したりするため、それら自身が発熱することになる。このように発生した熱は、次第に、ミーリング主軸１２及び中ぐり主軸１４に伝達され、当該ミーリング主軸１２及び中ぐり主軸１４に、熱変形（熱膨張）を引き起こす。
【００３５】
そして、ミーリング主軸１２及び中ぐり主軸１４に熱変形が生じると、特に、ミーリング主軸１２よりも長尺となる中ぐり主軸１４においては、主軸軸方向への熱伸び（主軸前端側への熱伸び、及び、主軸後端側への熱伸び）が顕著となる。このとき、中ぐり主軸１４は、工具Ｔを前端に装着しているため、当該中ぐり主軸１４の主軸前端側への熱伸びは、工具Ｔの刃先位置を変位させるため、加工精度に直接的に影響を与えてしまう。
【００３６】
そこで、本発明に係る主軸装置においては、加工時に、中ぐり主軸１４の前端における外周面を、クランプ装置４１のクランプ用パッド４１ａによって、クランプするようにしている。これにより、中ぐり主軸１４においては、主軸前端側への熱伸びが規制されると共に、主軸後端側への熱伸びが許容される。
【００３７】
そして、中ぐり主軸１４に、主軸後端側への熱伸びのみが許容されると、ピストン部材２２が、ばね３１の付勢力を伴って、主軸後端側に向けて移動する。このとき、ピストン部材２２が主軸後端側に向けて移動しても、シリンダ部材２１は、ガイドレール１１ａとの間の摩擦によって、主軸後端側への移動が規制されている。最終的に、ピストン部材２２は、油圧室３２内の油を圧縮した状態で停止する。即ち、中ぐり主軸１４の主軸後端側への熱伸びは、油圧室３２内の油を圧縮することによって吸収される。
【００３８】
また、ピストン部材２２が中ぐり主軸１４の熱伸びによって主軸後端側に向けて移動して、油圧室３２内の油が完全に圧縮され、当該油圧室３２が閉じてしまった場合には、それ以上の熱伸びを吸収することができなくなってしまう。そこで、ピストン部材２２が油圧室３２を閉じると同時に、そのピストン部材２２に設けられたロッド３４が、スイッチ３５を押圧するようになっている。このように、スイッチ３５が押されると、横中ぐり盤の運転が停止される。
【００３９】
なお、上述した実施形態においては、加工中に、中ぐり主軸１４の主軸後端側への熱伸びを、吸収するようにしているが、加工前に予め中ぐり主軸１４の主軸後端側への熱伸びを発生させ、その熱伸びを吸収した状態から、加工を開始するようにしても構わない。
【００４０】
具体的に、図２に示すように、固定台５１に回転支持ブロック５２を設ける一方、中ぐり主軸１４の前端面に回転軸５３を装着する。回転支持ブロック５２は、回転軸５３を複数の軸受５２ａを介して回転可能に支持する治具となっている。
【００４１】
そして、中ぐり主軸１４に装着した回転軸５３を、回転支持ブロック５２内に挿入した後、油圧供給装置３３を駆動させて、油圧を油圧室３２内に供給すると共に、油圧給排装置４３を駆動させて、中ぐり主軸１４をクランプ装置４１によってクランプする。
【００４２】
次いで、回転用モータ１６を駆動させて、中ぐり主軸１４を回転させる。その後、回転用モータ１６を更に駆動させて、中ぐり主軸１４の回転数を、実際に加工する際の回転数まで上げる。これにより、中ぐり主軸１４には、加工時における熱伸び（量）と同じ、主軸後端側への熱伸び（量）が発生することになり、その熱伸びは、油圧室３２内の油を圧縮することによって吸収される。そして、このような状態から、ワークＷの加工を開始する。
【００４３】
従って、本発明に係る中ぐり盤の主軸装置によれば、中ぐり主軸１４をクランプ装置４１によってクランプ可能としたことにより、中ぐり主軸１４の主軸前端側への熱伸びを規制すると共に、中ぐり主軸１４の主軸後端側への熱伸びを許容することができる。これに対して、油圧室３２を形成して、その油圧室３２内に油圧を供給可能としたことにより、中ぐり主軸１４の主軸後端側への熱伸びを、油圧室３２内の油を圧縮することによって、容易に吸収することができる。よって、中ぐり主軸１４に発生する熱伸びの発生方向を強制的に規定することにより、中ぐり主軸１４の軸方向への熱伸びを適切に吸収することができるので、加工精度の低下を防止することができる。
【００４４】
また、クランプ装置４１のクランプ用パッド４１によるクランプ位置を、発熱源となる回転用モータ１６及び軸受け１３ａ〜１３ｃ，２３ａ〜２３ｃの中で、最も主軸前端側に配置される軸受１３ａよりも、更に主軸前端側に設定することにより、確実に、中ぐり主軸１４の主軸前端側への熱伸びを規制することができる。
【００４５】
更に、ピストン２２が油圧室３３を閉じた際に、スイッチ３５をロッド３４によって押圧させて、横中ぐり盤の運転を停止させることにより、簡素な構成で、中ぐり主軸１４の熱伸びによる機械損傷を防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明に係る工作機械の主軸装置は、中ぐり主軸の主軸軸方向への熱伸びを効果的に吸収することができるため、加工精度の低下防止において、極めて有益に利用することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１１      ハウジング
１２      ミーリング主軸
１３ａ〜１３ｃ      軸受
１４      中ぐり主軸
１５      ギヤ
１６      回転用モータ
１７      ボールねじ軸
１８      ナット部材
１９      ギヤ
２０      送り用モータ
２１      シリンダ部材
２２      ピストン部材
２３ａ〜２３ｃ      軸受
３１      ばね
３２      油圧室
３３      油圧供給装置
３４      ロッド
３５      スイッチ
４１      クランプ装置
４２      環状部材
４３      油圧給排装置
Ｔ      工具
Ｗ      ワーク
【図１】
2016168630.tif 000003
【図２】
2016168630.tif 000004