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技術 主軸装置及び工作機械

出願人 ブラザー工業株式会社
発明者 栗林裕
出願日 2015年12月25日 (5年2ヶ月経過) 出願番号 2015-254721
公開日 2017年6月29日 (3年7ヶ月経過) 公開番号 2017-113862
状態 特許登録済
技術分野 主軸への把持
主要キーワード 長円孔 螺合連結 軸方向移動機構 左右夫 保持解除 ドローバー 装着筒 ワーク保持
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年6月29日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (7)

課題

ドローバーの周囲に設けたばねの振動を抑制する主軸装置及び工作機械を提供する。

解決手段

一端部にて工具を装着する軸回りに回転可能な筒状の主軸と、該主軸の内側にて軸方向に移動可能なドローバーと、該ドローバーの周囲に位置し、前記ドローバーを前記主軸の他端部側に付勢するばねとを備える主軸装置において、前記ばねは、内径が他の部分よりも小さい小径部を有するか、又は、前記ドローバーは、直径が他の部分よりも大きい大径部を有することを特徴とする主軸装置。

概要

背景

工作機械主軸装置を備え、該主軸装置は、主軸と、該主軸の一端部に設けており、工具把持するチャック機構と、該チャック機構に連結したドローバーと、該ドローバーの周囲に設けてあり、主軸の他端部側にドローバーを付勢するばねとを備える(例えば特許文献1参照)。

ドローバーが主軸の他端部側に位置する場合、チャック機構は工具を把持する。ばねの付勢力に抗して、ドローバーが主軸の一端部側に移動した場合、チャック機構は工具の把持を解除する。

概要

ドローバーの周囲に設けたばねの振動を抑制する主軸装置及び工作機械を提供する。一端部にて工具を装着する軸回りに回転可能な筒状の主軸と、該主軸の内側にて軸方向に移動可能なドローバーと、該ドローバーの周囲に位置し、前記ドローバーを前記主軸の他端部側に付勢するばねとを備える主軸装置において、前記ばねは、内径が他の部分よりも小さい小径部を有するか、又は、前記ドローバーは、直径が他の部分よりも大きい大径部を有することを特徴とする主軸装置。

目的

本発明は係る事情に鑑みてなされたものであり、ドローバーの周囲に設けたばねの振動を抑制する主軸装置及び工作機械を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

一端部にて工具を装着する軸回りに回転可能な筒状の主軸と、該主軸の内側にて軸方向に移動可能なドローバーと、該ドローバーの周囲に位置し、前記ドローバーを前記主軸の他端部側に付勢するばねとを備える主軸装置において、前記ばねは、内径が他の部分よりも小さい小径部を有するか、又は、前記ドローバーは、直径が他の部分よりも大きい大径部を有することを特徴とする主軸装置。

請求項2

前記小径部又は大径部の少なくとも一部は、前記ばねの軸方向中央に位置していることを特徴とする請求項1に記載の主軸装置。

請求項3

前記ばねはコイルばねを含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の主軸装置。

請求項4

前記小径部及び他の部分の境界段差を有することを特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載の主軸装置。

請求項5

前記他の部分は、前記小径部側の外径が前記小径部の反対側よりも小さい錐台状部を有することを特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載の主軸装置。

請求項6

請求項1から5のいずれか一つに記載の主軸装置を備えることを特徴とする工作機械

技術分野

0001

本発明は、工具を保持する主軸装置及び工作機械に関する。

背景技術

0002

工作機械は主軸装置を備え、該主軸装置は、主軸と、該主軸の一端部に設けており、工具を把持するチャック機構と、該チャック機構に連結したドローバーと、該ドローバーの周囲に設けてあり、主軸の他端部側にドローバーを付勢するばねとを備える(例えば特許文献1参照)。

0003

ドローバーが主軸の他端部側に位置する場合、チャック機構は工具を把持する。ばねの付勢力に抗して、ドローバーが主軸の一端部側に移動した場合、チャック機構は工具の把持を解除する。

先行技術

0004

特開2008−137110号公報

発明が解決しようとする課題

0005

ドローバーが主軸の一端部側に移動した場合、ばねは短縮し、ばねの軸方向中央部が径方向外向きに拡がるので、ドローバー及びばねの間に隙間が生じる。ドローバーが工具を把持している時、ばねは完全に伸びていない。故にドローバー及びばねの間に隙間が存在する。工具を把持した状態で主軸が高速回転した時、隙間によってばねは振動する。ばねの振動は主軸に伝達し、ワークの加工精度が低下する。

0006

本発明は係る事情に鑑みてなされたものであり、ドローバーの周囲に設けたばねの振動を抑制する主軸装置及び工作機械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

0007

本発明に係る主軸装置は、一端部にて工具を装着する軸回りに回転可能な筒状の主軸と、該主軸の内側にて軸方向に移動可能なドローバーと、該ドローバーの周囲に位置し、前記ドローバーを前記主軸の他端部側に付勢するばねとを備える主軸装置において、前記ばねは、内径が他の部分よりも小さい小径部を有するか、又は、前記ドローバーは、直径が他の部分よりも大きい大径部を有することを特徴とする。

0008

本発明に係る主軸装置は、前記小径部又は大径部の少なくとも一部は、前記ばねの軸方向中央に位置していることを特徴とする。

0009

本発明に係る主軸装置は、前記ばねはコイルばねを含むことを特徴とする。

0010

本発明に係る主軸装置は、前記小径部及び他の部分の境界段差を有することを特徴とする。

0011

本発明に係る主軸装置は、前記他の部分は、前記小径部側の外径が前記小径部の反対側よりも小さい錐台状部を有することを特徴とする。

0012

本発明に係る工作機械は、前述したいずれかの主軸装置を備えることを特徴とする。

0013

本発明にあっては、ばねが小径部を有するか又はドローバーが大径部を有することによって、ばねが短縮した場合に、ばね及びドローバーの間に隙間が発生することを抑制する。

0014

本発明にあっては、最も隙間が発生し易いばねの軸方向中央に小径部又は大径部が位置することによって、隙間の発生を確実に抑制する。

0015

本発明にあっては、コイルばねを使用することによって、皿ばね等を使用する場合に比べて、製造費用を削減することができる。

0016

本発明にあっては、ばねを段状に製造することによって、内径の異なる小径部及び他の部分を製造する時に、芯出しが容易になり、ばねの精度が向上する。

0017

本発明にあっては、ドローバーをばねに挿入する場合に、錐台状をなす部分がドローバーを案内する。

発明の効果

0018

本発明に係る主軸装置及び工作機械にあっては、ばねが小径部を有するか又はドローバーが大径部を有することによって、ばねが短縮した場合に、ばね及びドローバーの間に隙間が発生することを防止し、ばねの振動を抑制することができる。

図面の簡単な説明

0019

実施の形態1に係る工作機械を略示する斜視図である。
主軸装置を略示する断面図である。
ドローバー及びコイルばねを略示する断面図である。
コイルばねの構成を一部変更した変更例1に係る工作機械のドローバー及びコイルばねを略示する断面図である。
コイルばねの構成を一部変更した変更例2に係る工作機械のドローバー及びコイルばねを略示する断面図である。
実施の形態2に係る工作機械のドローバー及びコイルばねを略示する断面図である。

実施例

0020

(実施の形態1)
以下本発明を実施の形態1に係る工作機械を示す図面に基づいて説明する。以下の説明では図において矢印で示す上下、左右及び前後を使用する。図1は工作機械を略示する斜視図である。

0021

工作機械100は前後に延びた矩形基台1を備える。基台1上部の前側にワークを保持するワーク保持部3が設けてある。ワーク保持部3は左右方向を軸方向としたA軸及び上下方向を軸方向としたC軸回りに回転可能である。

0022

基台1上部の後側に後述するコラム4を支持する為の支持台2が設けてある。支持台2上部に、移動板16を前後方向に移動するY軸方向移動機構10が設けてある。Y軸方向移動機構10は、前後に延びた二つのレール11と、Y軸螺子軸12と、Y軸モータ13と、ベアリング14とを備える。

0023

レール11は支持台2上部の左右夫々に設けてある。Y軸螺子軸12は前後に延び、二つのレール11の間に設けてある。Y軸螺子軸12の前端部及び中途部夫々にベアリング14が設けてある。なお中途部に設けたベアリングの図示は省略する。Y軸モータ13はY軸螺子軸12の後端部に連結している。

0024

Y軸螺子軸12には転動体(図示略)を介してナット(図示略)が螺合している。転動体は例えばボールである。各レール11に複数の摺動子15が摺動可能に設けてある。ナット及び摺動子15の上部に移動板16が連結している。移動板16は水平方向に延びる。Y軸モータ13の回転によってY軸螺子軸12は回転し、ナットは前後方向に移動し、移動板16は前後方向に移動する。

0025

移動板16上面にコラム4を左右方向に移動するX軸方向移動機構20が設けてある。X軸方向移動機構20は、左右に延びた二つのレール21と、X軸螺子軸22と、X軸モータ(図示略)と、ベアリング23とを備える。

0026

レール21は移動板16上面の前後夫々に設けてある。X軸螺子軸22は左右に延び、二つのレール21の間に設けてある。X軸螺子軸22の左端部及び中途部夫々にベアリング23が設けてある。なおX軸螺子軸22の中途部に設けたベアリングの記載は省略する。X軸モータはX軸螺子軸22の右端部に連結している。

0027

X軸螺子軸22には転動体(図示略)を介してナット(図示略)が螺合している。X軸螺子軸22にグリスが塗布してある。各レール21に複数の摺動子26が摺動可能に設けてある。ナット及び摺動子26の上部にコラム4が連結している。コラム4は柱状をなす。X軸モータの回転によってX軸螺子軸22は回転し、ナットは左右方向に移動し、コラム4は左右方向に移動する。

0028

コラム4の前面に主軸ヘッド5を上下方向に移動するZ軸方向移動機構30が設けてある。Z軸方向移動機構30は、上下に延びた二つのレール31と、Z軸螺子軸32と、Z軸モータ33と、ベアリング34とを備える。

0029

レール31はコラム4前面の左右夫々に設けてある。Z軸螺子軸32は上下に延び、二つのレール31の間に設けてある。Z軸螺子軸32の下端部及び中途部夫々にベアリング34が設けてある。なお中途部に設けたベアリングの図示は省略する。Z軸モータ33はZ軸螺子軸32の上端部に連結している。

0030

Z軸螺子軸32には転動体(図示略)を介してナット(図示略)が螺合している。Z軸螺子軸32にグリスが塗布してある。各レール31に複数の摺動子35が摺動可能に設けてある。ナット及び摺動子35の前部に主軸ヘッド5が連結している。Z軸モータ33の回転によってZ軸螺子軸32は回転し、ナットは上下方向に移動し、主軸ヘッド5は上下方向に移動する。Z軸モータ33、Z軸螺子軸32、ナット及び転動体はボールねじ機構を構成する。

0031

主軸ヘッド5に主軸装置50が設けてある。主軸装置50は上下に延びた主軸51を有する。主軸51は軸回りに回転する。主軸ヘッド5の上端部に主軸モータ6が設けてある。主軸51の下端部は工具を装着する。主軸モータ6の回転によって主軸51が回転し、工具が回転する。回転した工具は、ワーク保持部3に保持したワークを加工する。

0032

工作機械100は工具を交換する工具交換装置(図示略)を備える。工具交換装置は工具マガジン(図示略)に収容した工具と主軸51に装着した工具を交換する。

0033

図2は主軸装置50を略示する断面図である。主軸装置50は、筒状の主軸51、工具を保持するチャック機構52、ドローバー53及びコイルばね54を備える。主軸51の内側に隔壁51cが設けてある。隔壁51cの上側に第一室51aが設けてあり、隔壁51cの下側に第二室51bが設けてある。

0034

主軸51には、軸方向に沿ってドローバー53が挿入してある。ドローバー53は軸方向に移動可能である。棒状の本体部53a、連結軸部53b、フランジ部53c及びねじ軸部53dを備える。連結軸部53bは、本体部53aの一端部から軸方向に突出しており、チャック機構52に連結する。フランジ部53cは、本体部53a及び連結軸部53bよりも大径であり、連結軸部53b及び本体部53aの連結部分に設けてある。ねじ軸部53dは本体部53aの他端部に設けてある。

0035

本体部53a及びフランジ部53cは第一室51aに位置する。連結軸部53bは隔壁51cを貫通し、第一室51a及び第二室51bに位置する。チャック機構52は、第二室51bの端部に設けてある。連結軸部53bはチャック機構52に連結する。

0036

フランジ部53cの周囲に、ばね受け59が設けてある。ばね受け59は第一室51a内に位置する。ばね受け59は、筒部59a及び環状部59bを備える。環状部59bは筒部59aの端部に同軸的に設けてある。環状部59bの開口の直径はフランジ部53cの直径よりも小さい。本体部53aは、筒部59a側から環状部59bの開口に挿入してある。

0037

第一室51aの上端部に延長部材57が設けてある。ねじ軸53dは延長部材57に螺合連結する。第一室51aにおいて、コイルばね54が本体部53aの周囲に設けてある。コイルばね54は延長部材57及びばね受け59の間に位置し、コイルばね54の上下端部は延長部材57及びばね受け59に夫々接触する。コイルばね54は延長部材57及びドローバー53を上方に付勢する。

0038

複数のベアリング55が主軸51下部の外側に嵌まっており、主軸51を軸回りに回転可能に支持する。主軸51上部の外側に非装着筒56が嵌まっている。非装着筒56の下端部にフランジ56aが設けてある。非装着筒56は延長部材57の径方向外側に位置する。

0039

主軸51上部に、軸方向に伸びた二つの長円孔(図示略)が設けてある。二つの長円孔は径方向に対向する。延長部材57に径方向に貫通したピン孔57aが設けてある。ピン孔57aは長円孔に対応した位置にある。ピン58が長円孔及びピン孔57aに挿入してあり、ピン58の両端部は非装着筒56に連結する。

0040

主軸装置50は非装着筒56を下方に押すアーム(図示略)を備える。アームがフランジ56aを下方に押した場合、コイルばね54の付勢力に抗して、ドローバー53は下方に移動する。

0041

主軸51の下端部にチャック機構52が設けてある。チャック機構52に装着した工具を交換する場合、主軸ヘッド5は交換位置まで上昇し、ドローバー53は前記アームがフランジ56aを下方に押すことで下降し、コイルばね54は短縮し、チャック機構52は工具の保持を解除する。工具交換装置は保持を解除した工具と新たな工具を交換し、アームはフランジ56aの押し下げを解除し、コイルばね54によってドローバー53は上方に移動し、チャック機構52は新たな工具を保持する。なおチャック機構52が工具を保持している場合、コイルばね54は伸びきっておらず、未だ短縮した状態(工具の保持解除時よりは伸びた状態)を保つ。

0042

図3は、ドローバー53及びコイルばね54を略示する断面図である。コイルばね54は、上端部54a、下端部54b及び小径部54cを備える。小径部54cは上端部54a及び下端部54bの間に位置し、小径部54cの少なくとも一部はコイルばね54の軸方向中央に位置する。

0043

上端部54a及び下端部54bの内径は略一定である。小径部54cの内径は上端部54a及び下端部54bの内径よりも小さく、略一定である。即ち、上端部54a及び下端部54bと小径部54cとの境界に夫々段差54sが設けてある。なお小径部54cの内径よりも大きい限り、上端部54a及び下端部54bの内径は異なっていてもよい。例えば上端部54aの内径が下端部54bよりも大きいか又は小さくてもよい。

0044

前述したように、チャック機構52が工具を保持している場合、コイルばね54は伸びきっておらず、短縮した状態を保つ。実施の形態1に係る主軸装置50及び工作機械100にあっては、コイルばね54が小径部54cを有することによって、コイルばね54が短縮した場合に、コイルばね54及びドローバー53の間に隙間が発生することを抑制し、主軸51が回転した時に、コイルばね54の振動を抑制する。

0045

コイルばね54の上下端部は延長部材57及びばね受け59に夫々接触しており、主軸51の回転時に径方向に拡がり難い。故に、コイルばね54の軸方向中央部は上下端部に比べて径方向に拡がり易く、ドローバー53との間で最も隙間が発生しやすい。小径部54cはコイルばね54の軸方向中央に位置するので、隙間の発生を確実に抑制することができる。

0046

またコイルばね54を使用することによって、皿ばね等を使用する場合に比べて、製造費用を削減することができる。

0047

またコイルばね54を段状に製造することによって、内径の異なる小径部54cと上端部54a及び下端部54bとを製造する時に、芯出しが容易になり、コイルばね54の精度が向上する。

0048

なお上端部54a又は下端部54bの一方の内径が小径部54cよりも大きく、他方の内径が小径部54cと同じでもよい。

0049

図4は、コイルばね54の構成を一部変更した変更例1に係る工作機械100のドローバー53及びコイルばね54を略示する断面図である。コイルばね54の上端部54dは、上側の内径が下側よりも大きい錐台状をなす。コイルばね54の下端部54eは、下側の内径が上側よりも大きい錐台状をなす。上端部54d及び下端部54eは錐台状部を構成する。

0050

上端部54d及び下端部54eが錐台状をなすので、ドローバー53をコイルばね54に挿入する場合、上端部54d及び下端部54eはドローバー53を案内する。なお上端部54d又は下端部54eの一方が錐台状をなし、他方の内径を一定にしてもよい。

0051

図5は、コイルばね54の構成を一部変更した変更例2に係る工作機械100のドローバー53及びコイルばね54を略示する断面図である。小径部54cの中途部分には、径方向に突出した二つの突出部54fが設けてある。突出部54fの内径は小径部54cよりも大きい。小径部54cの少なくとも一部はコイルばね54の軸方向中央に位置する。なお三つ以上の突出部54fを設けてもよい。

0052

(実施の形態2)
以下本発明を実施の形態2に係る工作機械100を示す図面に基づいて説明する。図6は、ドローバー53及びコイルばね54を略示する断面図である。

0053

コイルばね54の内径は上端から下端まで略一定である。ドローバー53は、他の部分よりも直径の大きい大径部53eを備えている。ドローバー53はコイルばね54に挿入してあり、大径部53eの少なくとも一部はコイルばね54の軸方向中央に位置する。

0054

実施の形態2に係る主軸装置50及び工作機械100にあっては、ドローバー53が大径部53eを有することによって、コイルばね54が短縮した場合に、コイルばね54及びドローバー53の間に隙間が発生することを抑制することができる。

0055

また最も隙間が発生し易いコイルばね54の軸方向中央に大径部53eが位置することによって、隙間の発生を確実に抑制することができる。

0056

実施の形態2に係る工作機械の構成の内、実施の形態1と同様な構成については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

0057

なおコイルばね54はばねの一例であり、これに限定されない。例えば、ドローバー53の周囲にて複数の皿ばねを上下に並設してもよい。
工作機械100はコラム4がX方向、Y方向に移動するものであるが、コラム4を支持台2に固定し、ワークを保持するテーブルをX方向、Y方向に移動する工作機械でもよい。更に、工作機械100は主軸ヘッド5が上下に移動する縦型であるが、主軸ヘッド5が前後方向に移動する横型の工作機械でもよい。

0058

今回開示した実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。各実施例にて記載されている技術的特徴は互いに組み合わせることができ、本発明の範囲は、特許請求の範囲内での全ての変更及び特許請求の範囲と均等の範囲が含まれることが意図される。

0059

50主軸装置
51主軸
52チャック機構
53ドローバー
53e 大径部
54コイルばね(ばね)
54c小径部
54d上端部(錐台状部)
54e下端部(錐台状部)
54s段差
100 工作機械

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