(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械本体に回転自在に支持されたスピンドルと、前記スピンドルの内部に配設され、前記スピンドルに対してその軸線方向に所定の範囲に渡って相対的に移動自在であるスリーブと、前記スリーブの端部に設けられたチャック手段と、前記スリーブを前記スピンドルに対して前記軸線方向に移動させるためのシリンダ機構と、前記スピンドル及び前記スリーブを回動させるための駆動伝達部材とを具備し、前記シリンダ機構のシリンダ部材が前記駆動伝達部材に装着され、前記シリンダ機構のピストン部材が前記スリーブを支持する工作機械のスピンドル構造において、
前記駆動伝達部材の一端面には収容凹部が設けられており、
前記シリンダ機構の前記ピストン部材は、外径が比較的小さいロッド部と、外径が比較的大きいピストン部とを有し、前記ピストン部には環状突出壁が設けられ、前記環状突出壁は前記スピンドルの端部の径方向外側に位置しており、
前記シリンダ部材は、前記ピストン部を移動自在に受け入れる第１部材と、前記ロッド部を移動自在に支持する第２部材とから構成され、前記第１部材の大部分が前記駆動伝達部材の前記収容凹部に収容されており、
前記シリンダ部材の前記第１部材及び前記ピストン部材の前記ピストン部の前記環状突出壁がピストン室の伸長側を規定し、前記シリンダ部材の前記第１及び第２部材が前記ピストン室の収縮側を規定し、
前記ピストン室の他側に圧力流体が送給されると、前記ピストン部材が収縮され、前記ピストン部材の前記環状突出壁が前記スピンドルの端部の径方向外側に移動することを特徴とする工作機械のスピンドル構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械のスピンドル構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、工作機械の一例としてのＮＣ旋盤のスピンドル構造は、図３に示す通りの構成を有する。図３を参照して、従来のＮＣ旋盤におけるスピンドル構造は、水平方向（図３において左右方向）に延びるスピンドル２を備え、このスピンドル２が間隔を置いて配設された軸受４，６，８を介して工作機械本体の主軸台本体１０に回転自在に支持されている。スピンドル２の一端部は主軸台本体１０から図３において左方に突出し、この突出端部に駆動プーリ１２が装着されている。駆動プーリ１２には主駆動モータ（図示せず）に駆動連結されたベルト１６が巻掛けられている。また、スピンドル２の他端部は主軸台本体１０から図３において右方に突出し、この他端側突出端部にフランジ１８が取付けられている。
【０００３】
駆動プーリ１２には、リング状のアダプタ２０を介して油圧シリンダ機構２２が取付けられている。シリンダ機構２２は、相互に装着される第１及び第２部材２４，２６から構成されたシリンダ部材２８と、このシリンダ部材２８に移動自在に装着されたピストン部材３０とを備え、ピストン部材３０のロッド部３２が、シリンダ部材２８の第２部材２６から図３において左方に突出している。
【０００４】
スピンドル２，フランジ１８及びシリンダ機構２２のピストン部材３０を貫通して孔が形成され、かかる孔にスリーブ４２及びコレットチャック４４が配設されている。スリーブ４２の一端側はシリンダ機構２２のピストン部３２に支持され、その一端部はピストン部材３０を貫通してその外方に突出し、この突出端部に調整ナット３４が螺合されている。また、シリンダ機構２２のピストン部材３０のロッド部３２の先端部にはバックナット３６が装着され、上記調整ナット３４とバックナット３６とが相互に係合している。バックナット３６にはストップピン３７が螺合され、このストップピン３７の先端部は、ピストン部材３０のロッド部３２を貫通してスリーブ４２の凹溝に移動自在に受入れられている。更に、ピストン部材３０のロッド部３２には、バックナット３６の軸線方向内側にストッパナット３８が螺合されている。
【０００５】
スリーブ４２の他端側は支持スリーブ４５を介してスピンドル２の他端部に支持されている。このスリーブ４２の他端部にはコレットチャック４４が装着され、コレットチャック４４の先端部はフランジ１８から幾分外方に突出している。コレットチャック４４の先端部は、前端に向けて半径方向外方に拡がるテーパ状に形成され、これに対応してフランジ１８の孔の先端部も先端に向けてテーパ状に拡がっている。なお、フランジ１８にはボルト４６が螺合され、このボルト４６の先端部がコレットチャック４４に形成された溝４８に受入れられている。従って、このボルト４６によって、フランジ１８とコレットチャック４４との相対的回転は阻止されるが、フランジ１８に対するコレットチャック４４の軸線方向の相対的移動が許容される。
【０００６】
このようなスピンドル構造では、駆動プーリ１２が回転駆動すると、スピンドル２、フランジ１８、スリーブ４２、コレットチャック４４、アダプタ２０及び油圧シリンダ機構２２等も一体的に回転する。また、油圧シリンダ機構２２のシリンダ部材２８のシリンダ室の片側（又は他側）に圧油が送給されてピストン部材３０が図３において右方（又は左方）に移動すると、このピストン部材３０の移動に伴って、ストッパナット３８、バックナット３６、調整ナット３４、スリーブ４２及びコレットチャック４４も一体的に移動する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したスピンドル構造では、次の通りの解決すべき問題が存在する。すなわち、図３から理解される通り、駆動プーリ１２の一端面にアダプタ２０を介して油圧シリンダ機構２２が取付けられており、従って、スピンドル構造の軸線方向（図３において左右方向）に長さは、各部材の軸線方向の長さを加えたものとなる。それ故に、スピンドル構造の上記軸線方向の長さが長くなり、このことに起因してＮＣ旋盤全体が大型化する問題がある。このような問題は、スピンドル構造を備える工作機械全般に存在する。
【０００８】
本発明の目的は、スピンドル構造に関連して工作機械の小型化を達成することができるスピンドル構造を提供することである。
【０００９】
本発明は、工作機械本体に回転自在に支持されたスピンドルと、前記スピンドルの内部に配設され、前記スピンドルに対してその軸線方向に所定の範囲に渡って相対的に移動自在であるスリーブと、前記スリーブの端部に設けられたチャック手段と、前記スリーブを前記スピンドルに対して前記軸線方向に移動させるためのシリンダ機構と、前記スピンドル及び前記スリーブを回動させるための駆動伝達部材とを具備し、前記シリンダ機構のシリンダ部材が前記駆動伝達部材に装着され、前記シリンダ機構のピストン部材が前記スリーブを支持する工作機械のスピンドル構造において、
前記駆動伝達部材の一端面には収容凹部が設けられており、
前記シリンダ機構の前記ピストン部材は、外径が比較的小さいロッド部と、外径が比較的大きいピストン部とを有し、前記ピストン部には環状突出壁が設けられ、前記環状突出壁は前記スピンドルの端部の径方向外側に位置しており、
前記シリンダ部材は、前記ピストン部を移動自在に受け入れる第１部材と、前記ロッド部を移動自在に支持する第２部材とから構成され、前記第１部材の大部分が前記駆動伝達部材の前記収容凹部に収容されており、
前記シリンダ部材の前記第１部材及び前記ピストン部材の前記ピストン部の前記環状突出壁がピストン室の伸長側を規定し、前記シリンダ部材の前記第１及び第２部材が前記ピストン室の収縮側を規定し、
前記ピストン室の他側に圧力流体が送給されると、前記ピストン部材が収縮され、前記ピストン部材の前記環状突出壁が前記スピンドルの端部の径方向外側に移動することを特徴とする。
【００１０】
本発明に従えば、スピンドル及びスリーブを回転させるための駆動伝達部材の一端面に収容凹部が形成され、この収容凹部にシリンダ機構におけるシリンダ部の第１部材の大部分が収容されているので、駆動伝達部材及びシリンダ機構に関連して、スピンドルの軸線方向におけるスピンドル構造の長さを短くすることができ、これによって工作機械の小型化を図ることができる。
また、シリンダ部材は、ピストン部材のピストン部を移動自在に受け入れる第１部材と、ピストン部材のロッド部を移動自在に支持する第２部材とから構成され、ピストン部には環状突出壁が設けられているので、シリンダ部材の第１部材及びピストン部材の環状突出壁がピストン室の伸張側を規定し、シリンダ部材の第１及び第２部材がピストン室の収縮側を規定し、これによって、シリンダ機構として独立したものとなり、シリンダ機構を組み換えして駆動伝達部材に取り付けることが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図１及び図２を参照して、本発明に従う工作機械のスピンドル構造の一実施形態について説明する。この説明では、本発明を工作機械の一例としてのＮＣ旋盤に適用しており、図１は、本発明に従うスピンドル構造の一実施形態の要部を、シリンダ機構が収縮した状態で示す部分断面図であり、図２は、図１のスピンドル構造の要部を、シリンダ機構が伸長した状態で示す部分断面図である。
【００１４】
図１において、工作機械の一例としての図示のＮＣ旋盤は、工場の床に設置される旋盤本体を具備し、この旋盤本体は主軸台本体１０２を備え、かかる主軸台本体１０２にスピンドル構造１０４が所要の通りに支持されている。
【００１５】
図示のスピンドル構造１０４は、水平方向（図１において左右方向）に延びるスピンドル１０６を備え、このスピンドル１０６は、３つの軸受１０８（図３において１個のみ示す）を介して主軸台本体１０２に回転自在に支持されている。スピンドル１０６の一端部は主軸台本体１０２から図１において左方に突出し、この一端側突出端部に、駆動伝動部材としての駆動プーリ１１０が装着されている。この形態では、スピンドル１０６の外周面及び駆動プーリ１１０の内周面にキー溝が形成され、これらキー溝にキー部材１１２が挿入されている。駆動プーリ１１０の外周面には、間隔を置いて複数個のベルト溝１１４が形成され、これらベルト溝１１４には主駆動モータ（図示せず）に駆動連結されたベルト１１６が巻掛けられている。かく構成されているので、主駆動モータが回動すると、ベルト１１６を介して駆動プーリ１１０が回転駆動され、この駆動プーリ１１０と共にスピンドル１０６も一体的に回動される。なお、図示していなが、スピンドル１０６の他端部は、従来と同様の構成であり、主軸台本体１０２から反対側に突出しており、スピンドル１０６のこの他端側突出端部にフランジ（図示せず）が取付けられている。
【００１６】
駆動プーリ１１０には、シリンダ機構としての油圧シリンダ機構１１８が取付けられている。油圧シリンダ機構１１８は、シリンダ部材１２０と、このシリンダ部材１２０に対して相対的に移動自在であるピストン部材１２２とを備え、シリンダ部材１２０は相互に装着される第１及び第２部材１２４，１２６から構成されている。第１部材１２４は、外形が円形状の周側壁１２８を有し、この周側壁１２８の一端部（図１において左端部）には半径方向外方に突出する取付フランジ１３０が設けられ、かかる取付フランジ１３０が駆動プーリ１１０の一端面（図１において左側端面）に取付ねじ１３２によって取付けられている。この第１部材１２４にはピストン室１３４が形成され、このピストン室１３４は第１部材１２４の一端面（図１において左側端面）に解放されている。第１部材１２４の他端部の端壁１３６には円形状の開口が形成されている。また、第２部材１２６は、外形が大きい大径部１３８と、外形が小さい小径部１３９とを有し、大径部１３８が第１部材１２４の周側壁１２８の一端部に装着され、かく装着することによって、ピストン室１３４の解放された開口部が閉塞されている。
【００１７】
ピストン部材１２２は、短円筒状のピストン部１４０と、このピストン部１４０の中央部から図１において左方に延びるロッド部１４２とを有し、ピストン部１４０がシリンダ部材１２０のピストン室１３４に移動自在に受け入れられ、ロッド部１４２がシリンダ部材１２０の第２部材１２６に移動自在に支持され、このロッド部１４２の先端部は第２部材１２６から図１において左方に延びている。この実施形態では、更に、ピストン部材１２２のピストン部１４０の端面には環状突出壁１４４が設けられ、図１及び図２に示すように、この環状突出壁１４４がスピンドル１０６の他端部の径方向外側に位置している。この環状突出壁１４４が第１部材１２４の端壁１３６の開口に移動自在に挿入され、このように環状突出壁１４４を設けることによって、ピストン室１３４の内周側が閉塞されている。このように構成されているので、図１及び図２から明らかなように、シリンダ部材１２０の第１部材１２４及びピストン部材１２２の環状突出壁１４４がピストン室１３４の伸張側を規定し、シリンダ部材１２０の第１及び第２部材１２４，１２６がピストン室１３４の収縮側を規定する。
【００１８】
この形態では、油圧シリンダ機構１１８は、ＮＣ旋盤の主軸台本体１０２の一部に回転自在に支持されている。シリンダ機構１１８の第２部材１２６の小径部１３９の一端部には軸受１４６が装着され、またこの小径部１３９の他端部には軸受１４８が装着され、シリンダ機構１１８はこれら軸受１４６，１４８を介して回転自在に支持されている。
【００１９】
シリンダ機構１１８の第２部材１２６の小径部１３９には、ピストン室１３４に圧力流体としての圧油を送給するためのの通路部材１５０（いわゆるディストリビュータ）が設けられている。この通路部材１５０は、通路部材１５０に対してシリンダ機構１１８が相対的に回転しても、ＮＣ旋盤本体側の流体流路（図示せず）からの圧油をピストン室１３４に所要の通りに送給し、またピストン室１３４からの圧油を旋盤本体側の流体流路に所要の通りに導く。
【００２０】
シリンダ機構１１８のシリンダ部材１２６には、圧油が流れる流路１５２，１５４が形成されている。一方の流路１５２は、シリンダ部材１１８の第２部材１２６の小径部１３９及び大径部１３８並びに第１部材部材１２４の周側壁１２８及び端壁１３６を通して形成され、その一端はピストン室１３４の伸長側（図１において右側）に連通している。また、他方の流路１５４は、シリンダ部材１１８の第２部材１２６の小径部１３９及び大径部１３８を通して形成され、その一端はピストン室１３４の収縮側（図１において左側）に連通している。これら流路１５２，１５４には、それぞれ、流れる圧油の逆流を防止するためのチェック弁１５６，１５８が配設されている。
【００２１】
かく構成されているので、旋盤本体側の圧油供給源（図示せず）が一方の流路１５２に、また旋盤本体側のドレインタンク（図示せず）が他方の流路１５４に通路部材１５０を介して接続されると、圧油供給源からの圧油が流路１５２を通してピストン室１３４の伸長側に送給されるとともに、ピストン室１３４の収縮側の圧油が流路１５４を通してドレインタンクに戻され、かくして油圧シリンダ機構１１８のピストン部材１２２は、図1に示すように伸長される（ピストン部材１２２は、図１において左方に移動する）。また、上記圧油供給源（図示せず）が他方の流路１５４に、また上記ドレインタンク（図示せず）が一方の流路１５２に通路部材１５０を介して接続されると、圧油供給源からの圧油が流路１５４を通してピストン室１３４の収縮側に送給されるとともに、ピストン室１３４の伸長側の圧油が流路１５２を通してドレインタンクに戻され、かくして油圧シリンダ機構１１８のピストン部材１２２は、図2に示すように収縮される（ピストン部材１２２は、図１において右方に移動する）。この収縮状態においては、図２に示すように、ピストン部材１２２の環状突出壁１４４がスピンドル１０６の端部まで移動してその径方向外側に位置する。
【００２２】
このスピンドル機構１０４では、従来と同様に（図３参）、スピンドル１０６，フランジ（図示せず）及びシリンダ機構１１８のピストン部材１２２を貫通して孔が形成され、これら孔にスリーブ１６０及びコレットチャック（図示せず）が配設され、加工すべき部材（図示せず）はコレットチャックによりチャッキングされる。スリーブ１６０の一端側はシリンダ機構１１８のピストン部材１２２のロッド部１４２に支持され、その一端部はピストン部材１２２を貫通してその外方に突出している。スリーブ１６０の一端側突出端部には雄ねじ部１６２が設けられ、この雄ねじ部１６２に調整ナット１６４が螺合されている。また、シリンダ機構１１８のピストン部材１２２のロッド部１４２の先端部にはバックナット１６６が装着され、上記調整ナット１６４の環状係合部１６４ａとバックナット１６６の環状係合部１６６ａとが相互に係合している。バックナット１６６にはストップピン１６８が螺合され、また、スリーブ１６０の所定部位には、その軸線方向（図１において左右方向）に延びる受溝１７０が形成され、ストップピン１６８の先端部は、ピストン部材１２２のロッド部１４２を半径方向に貫通してスリーブ１６０の受溝１７０に長手方向に移動可能に受入れられている。更に、ピストン部材１２２のロッド部１４２の先端部近傍（バックナット１６６が装着された部位の内側部位）には雄ねじ部１７２が形成され、かかる雄ねじ部１７２にストッパナット１７４が螺合されている。なお、スリーブ１６０の一端部及びシリンダ機構１１８のピストン部材１２２のロッド部１４２の一端部は、箱状のカバー部材１７５によって覆われている。
【００２３】
かく構成されているので、調整ナット１６４を回動させることによって、シリンダ１６０に対する調整ナット１６４及びバックナット１６６の相対的位置を調整することができ、これによって、シリンダ機構１１８及びスピンドル１０６に対してスリーブ１６０をスラスト方向、即ちスリーブ１６０及びスピンドル１０６の軸線方向に移動させることができる。なお、ストップピン１６８の先端部がスリーブ１６０の受溝１７０に挿入されているので、ピストン部材１２２に対するスリーブ１６０の相対的回転が確実に阻止され、従って、調整ナット１６４を回動することによってスリーブ１６０をスラスト方向に移動させることができる。また、ストッパナット１７４を回動させることによって、ピストン部材１２２に対する調整ナット１７４の相対的位置を調整することができ、これによって、シリンダ機構１１８のシリンダ部材１２０に装着された当接部材１７６との間隔が変化し、かくしてシリンダ機構１１８のピストン部材１２２のストローク、換言するとスリーブ１６０の軸線方向の移動量を調整することができる。
【００２４】
スリーブ１６０の他端側は、支持スリーブ（図示せず）を介してスピンドル１０６の他端部に支持されている。この支持スリーブ１６０の他端部には、コレットチャック（図示せず）が装着され、コレットチャックの先端部はフランジから幾分外方に突出している。このスリーブ１６０の他端部及びそれに関連する構成は、図３に示す従来の構成と実質上同一である。なお、この実施形態では、スリーブ１６０の他端部にコレットチャックが設けられているが、チャック手段として爪チャック等のその他のチャックを設けたものでも適用することができる。
【００２５】
このスピンドル構造１０４では、その軸線方向の長さを短くするために、次の通りに構成されている。即ち、駆動プーリ１１０の一端面には断面が円形状の収容凹部１８２が形成され、この収容凹部１８２は、その軸線方向に図３において右方に延びている。また、シリンダ部材１２４の第１部材１２８は、その一端部に設けられた取付フランジ１３０が駆動プーリ１１０の一端面に当接するようにこの駆動プーリ１１０に取付けられ、このように取付けることによって、シリンダ部材１２４の第１部材１２８の他端側の大部分が、換言すると第１部材１２８の半分以上が駆動プーリ１１０の収容凹部１８２に収容されている。このようにシリンダ機構１１８の一部を駆動プーリ１１０の収容凹部１８２に収容することによって、駆動プーリ１１０とシリンダ機構１１８の一部とがスピンドル１０６の軸線方向に重なり合うようになり、これによって、スピンドル構造１０４全体の上記軸線方向の長さを短くすることができ、ＮＣ旋盤自体のコンパクト化を図ることができる。そして、本実施形態のように、シリンダ機構１１８の第１部材１２８の他端側の大部分を駆動プーリ１１０の収容凹部１８２に収容することによって、スピンドル構造１０４の上記軸線方向の長さを一層短くすることができる。
【００２６】
このスピンドル構造１０４において駆動プーリ１１０が回転駆動すると、スピンドル１０６、上記フランジ（図示せず）、スリーブ１６０、コレットチャック（図示せず）、及び油圧シリンダ機構１１８等も一体的に回転する。また、油圧シリンダ機構１１８のシリンダ部材１２０のピストン室１３４の伸長側に上述したように圧油が送給されると、ピストン部材１２２が図１において左方に移動して図１に示す伸長状態になり、スリーブ１６０を介してコレットチャック（図示せず）がフランジ（図示せず）内に実質上収容され、コレットチャック（図示せず）はチャッキング状態となる。一方、シリンダ部材１２０のピストン室１３４の収縮側に上述したように圧油が送給されると、ピストン部材１２２が図１において右方に移動して図２に示す収縮状態になり、スリーブ１６０を介してコレットチャック（図示せず）がフランジ（図示せず）幾分外方に突出し、コレットチャックはチャック解除状態となる。
【００２７】
以上、本発明に従うスピンドル構造の一実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。
【００２８】
例えば、図示の実施形態では、本発明のスピンドル構造をＮＣ旋盤に適用して説明したが、これに限定されるものではなく、スピンドル構造を備える工作機械全般に同様に適用することができる。
【００２９】
本発明の請求項１の工作機械のスピンドル構造によれば、駆動伝達部材及びシリンダ機構に関連して、スピンドル構造の長さを短くすることができ、これによって工作機械の小型化を図ることができる。また、シリンダ機構として独立したものを用いることができ、シリンダ機構を組み換えして駆動伝達部材に取り付けることが可能となる。
【００３０】
また、本発明の請求項２の工作機械のスピンドル構造によれば、駆動伝達部材及びシリンダ機構に関連して、スピンドル構造の長さを効果的に短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う工作機械のスピンドル構造の一実施形態の要部を、シリンダ機構が収縮した状態で示す部分断面図である。
【図２】図１のスピンドル構造の要部を、シリンダ機構が伸長した状態で示す部分断面図である。
【図３】従来のＮＣ旋盤のスピンドル構造の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０２  主軸台本体
１０４  スピンドル構造
１０６  スピンドル
１１０  駆動プーリ
１１８  油圧シリンダ機構
１２０  シリンダ部材
１２２  ピストン部材
１２４  第１部材
１２６  第２部材
１３０  取付フランジ
１３４  ピストン室
１６０  スリーブ
１８２  収容凹部
【図１】
0004245090.tif 000002
【図２】
0004245090.tif 000003
【図３】
0004245090.tif 000004