JP2017192997A - Spindle device of machine tool - Google Patents
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Abstract
【課題】工作機械の主軸装置において、スピンドルの熱変位とスピンドルの回転の際のスピンドルとシールとの間の摩擦熱とを抑制し、工具側端部において所要の主軸径を確保できる冷却構造を実現する。【解決手段】ハウジング１Ａと、ハウジング１Ａに収容され、一端部で工具を支持するスピンドル２０とを備え、スピンドル２０内部に流体通路２４が形成された主軸装置１において、スピンドル２０の他端部に流体通路２４の入口と出口２２が設けられる。流体通路２４は、入口からスピンドル２０の軸に沿って一端部まで延びる往路Ａと一端部からスピンドル２０の軸に沿って出口２２まで延びる復路Ｂを有する。往路Ａと復路Ｂは、それぞれスピンドル２０の軸を中心として回転対称に設けられるか、又は、何れか一方がスピンドル２０の軸と同軸に設けられるとともに他方がスピンドル２０の軸を中心として回転対称に設けられる。【選択図】図５In a spindle device of a machine tool, a cooling structure capable of suppressing thermal displacement of the spindle and frictional heat between the spindle and a seal during rotation of the spindle and ensuring a required spindle diameter at the tool side end. Realize. In a spindle device 1 including a housing 1A and a spindle 20 that is housed in the housing 1A and supports a tool at one end thereof, and a fluid passage 24 is formed in the spindle 20, the other end of the spindle 20 is provided. An inlet and an outlet 22 for the fluid passage 24 are provided. The fluid passage 24 has a forward path A extending from the inlet to the one end along the axis of the spindle 20 and a return path B extending from the one end to the outlet 22 along the axis of the spindle 20. The forward path A and the backward path B are provided rotationally symmetrically about the axis of the spindle 20, respectively, or one of them is provided coaxially with the axis of the spindle 20 and the other is rotationally symmetrical about the axis of the spindle 20. Provided. [Selection] Figure 5
Description
本発明は、形彫放電加工装置などの工具を高速回転して加工を行う工作機械に適用可能な主軸装置に関する。 The present invention relates to a spindle device that can be applied to a machine tool that performs machining by rotating a tool such as a sculpting electric discharge machine at a high speed.
従来、主軸装置に取り付けられた工具により被加工物を加工する形彫放電加工機などの工作機械が用いられている。このような主軸装置においては、主軸であるスピンドルを回転駆動するモータや主軸を軸支するベアリングなどの発熱部材を冷却するために、冷媒を通過させる流体通路が発熱部材の近傍に設けられている。 2. Description of the Related Art Conventionally, machine tools such as a sculpture electric discharge machine that processes a workpiece with a tool attached to a spindle device have been used. In such a spindle device, a fluid passage for allowing a refrigerant to pass therethrough is provided in the vicinity of the heating member in order to cool a heating member such as a motor that rotationally drives the spindle that is the spindle and a bearing that supports the spindle. .
特許文献１には、主軸装置の外筒に流体供給口と縦穴と排出口とが主軸軸線の周りで対称状に設けられ、係る供給口が縦穴を介してスピンドルが挿通されるスリーブに設けられた冷却油経路の下端に接続され、排出口が冷却油通路の上端に接続された主軸装置が提案されている。 In Patent Document 1, a fluid supply port, a vertical hole, and a discharge port are provided symmetrically around the main axis in the outer cylinder of the main shaft device, and the supply port is provided in a sleeve through which the spindle is inserted through the vertical hole. There has been proposed a spindle device which is connected to the lower end of the cooling oil passage and whose discharge port is connected to the upper end of the cooling oil passage.
また、特許文献２には、スピンドル内にスピンドルの軸に沿って延びる加工液流路を設け、加工液の注入口から加工液流路に温度制御された加工液を注入して工具に加工液を供給可能な主軸装置が開示されている。特許文献３には、スピンドル内に、スピンドル上部に設けられた入口からスピンドルの軸に沿って延びる冷媒の通路であって、スピンドル下部においてスピンドルの外周に複数分岐してスピンドル外部に連通する通路を設けた主軸装置が開示されている。 Further, in Patent Document 2, a machining fluid channel extending along the axis of the spindle is provided in the spindle, and the machining fluid whose temperature is controlled is injected into the machining fluid channel from the machining fluid inlet to the machining fluid. Is disclosed. In Patent Document 3, there is a refrigerant passage extending along an axis of the spindle from an inlet provided in the upper part of the spindle, and a passage that branches into the outer periphery of the spindle at the lower part of the spindle and communicates with the outside of the spindle. A provided spindle device is disclosed.
このような流体通路においては、スピンドルの局部的な熱ムラによるスピンドルの熱変位を抑制する冷却構造が望まれている。また、高い加工性能を実現するためには、スピンドルの工具側は被加工物の加工に近い部分でスピンドルの剛性を確保することが望ましく、主軸径を大きくすることが好ましい。 In such a fluid passage, a cooling structure that suppresses thermal displacement of the spindle due to local thermal unevenness of the spindle is desired. Further, in order to realize high machining performance, it is desirable to secure the rigidity of the spindle on the tool side of the spindle close to the machining of the workpiece, and it is preferable to increase the spindle diameter.
しかしながら、特許文献２、３に記載の主軸装置のように、スピンドル内に冷媒の通路を設けた場合、スピンドルとハウジングとの間の工具側の出口近傍に冷媒を封止するためのシールを設ける必要がある。工具側の主軸径を大きくして、工具側にシールを設けた場合には、主軸外径における周速が大きくなってしまい、スピンドルの回転によるスピンドルとシールとの間の摩擦熱がスピンドルの発熱を招いてしまう。 However, when a coolant passage is provided in the spindle as in the spindle devices described in Patent Documents 2 and 3, a seal for sealing the coolant is provided in the vicinity of the outlet on the tool side between the spindle and the housing. There is a need. If the tool-side spindle diameter is increased and a seal is provided on the tool side, the peripheral speed at the spindle outer diameter increases, and the frictional heat between the spindle and the seal due to the rotation of the spindle causes heat generation of the spindle. Will be invited.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、スピンドルの熱変位とスピンドルの回転の際のスピンドルとシールとの間の摩擦熱とを抑制し、工具側端部において必要な主軸径を確保できるスピンドル内の冷却構造を備えた工作機械の主軸装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and suppresses the thermal displacement of the spindle and the frictional heat between the spindle and the seal during the rotation of the spindle, thereby reducing the required spindle diameter at the tool side end. It is an object of the present invention to provide a spindle device for a machine tool having a cooling structure in a spindle that can be secured.
本発明に係る工作機械の主軸装置は、ハウジングと、該ハウジングに収容され、一端部で工具を支持するスピンドルと、を備え、前記スピンドルの内部に前記スピンドルを冷却する冷媒を流通させるための流体通路が形成された主軸装置において、前記スピンドルの他端部に前記流体通路の入口と出口とが設けられ、前記流体通路は、前記入口から前記スピンドルの軸に沿って前記一端部まで延びる往路と、前記一端部において前記往路と連通し前記一端部から前記スピンドルの軸に沿って前記出口まで延びる復路とを有し、前記往路と前記復路がそれぞれ前記スピンドルの軸を中心として回転対称に設けられるか、または前記往路と前記復路の何れか一方が前記スピンドルの軸と同軸に設けられるとともに他方が前記スピンドルの軸を中心として回転対称に設けられていることを特徴とする。 A spindle device of a machine tool according to the present invention includes a housing and a spindle that is accommodated in the housing and supports a tool at one end, and a fluid for circulating a coolant that cools the spindle inside the spindle. In the spindle apparatus in which a passage is formed, an inlet and an outlet of the fluid passage are provided at the other end of the spindle, and the fluid passage extends from the inlet to the one end along the spindle. And a return path that communicates with the forward path at the one end portion and extends from the one end section to the outlet along the spindle axis, and the forward path and the return path are provided rotationally symmetrically about the spindle axis. Or one of the forward path and the return path is provided coaxially with the spindle axis and the other is centered on the spindle axis. And characterized in that provided in the rotational symmetry.
上記「一端部」とは、スピンドルの軸方向の一端からある程度の長さ範囲にあるスピンドルの領域を意味する。例えば、スピンドルの軸方向の一端部は、スピンドルの軸方向の一端を０％、他端を１００％の長さとした場合に、０〜５０％の長さ範囲にある領域とすることができる。一例として、往路と復路が連通する位置を、スピンドルの軸方向の０〜５０％の長さ範囲に位置させることができ、好ましくは、スピンドルの軸方向の０〜３０％の長さ範囲に位置させることができる。 The “one end portion” means a region of the spindle within a certain length range from one end in the axial direction of the spindle. For example, one end of the spindle in the axial direction can be a region in the range of 0 to 50% when one end in the axial direction of the spindle is 0% and the other end is 100%. As an example, the position where the forward path and the return path communicate with each other can be located in a length range of 0 to 50% in the spindle axial direction, and preferably in a length range of 0 to 30% in the spindle axial direction. Can be made.
上記「前記スピンドルの他端部」とは、スピンドルの軸方向の他端からある程度の長さ範囲にあるスピンドルの領域を意味する。例えば、スピンドルの軸方向の他端部は、スピンドルの軸方向の一端を０％、他端を１００％の長さとした場合に、５０〜１００％の長さ範囲にある領域とすることができる。一例として、入口と出口の位置を、スピンドルの軸方向の５０〜１００％の長さ範囲に位置させることができ、好ましくは、７０〜１００％の長さ範囲に位置させることができる。 The above-mentioned “other end portion of the spindle” means a region of the spindle within a certain length range from the other end in the axial direction of the spindle. For example, the other end of the spindle in the axial direction may be a region in the range of 50 to 100% when one end in the axial direction of the spindle is 0% and the other end is 100%. . As an example, the position of the inlet and the outlet can be located in the length range of 50 to 100% of the axial direction of the spindle, and preferably in the length range of 70 to 100%.
上記「回転対称」は、スピンドルの断面において流体通路の複数の往路（又は復路）のうちの１つがスピンドルの軸を中心に（３６０／ｎ）°（ｎ≧２）で回転させると、他の往路（復路）と重なることを意味する。なお、回転対称には、往路又は復路がスピンドルの軸を中心に実質的に回転対称となる位置に位置するものであれば、厳密に断面形状が一致しない場合も含まれる。 The above "rotation symmetry" means that one of a plurality of forward paths (or return paths) of the fluid passage in the cross section of the spindle rotates around the spindle axis at (360 / n) ° (n ≧ 2), It means that it overlaps with the outward (return) route. Note that the rotational symmetry includes the case where the cross-sectional shapes do not exactly match if the forward path or the backward path is located at a position that is substantially rotationally symmetric about the spindle axis.
本発明の工作機械の主軸装置においては、前記スピンドルの断面において、複数の前記往路又は複数の前記復路が前記スピンドルの軸を通る線に対して線対称に設けられたものとすることができる。 In the main spindle device of the machine tool of the present invention, in the cross section of the spindle, the plurality of forward paths or the plurality of return paths may be provided symmetrically with respect to a line passing through the spindle axis.
本発明の工作機械の主軸装置においては、前記スピンドルの断面において、複数の前記往路又は複数の前記復路が前記スピンドルの軸を中心として点対称に設けられたものとすることができる。 In the spindle device of the machine tool of the present invention, the plurality of forward paths or the plurality of return paths may be provided point-symmetrically about the spindle axis in the cross section of the spindle.
本発明の工作機械の主軸装置においては、前記スピンドルの断面において、前記往路が前記復路よりも前記スピンドルの軸の近くに位置するものとすることができる。 In the spindle device of the machine tool according to the present invention, in the cross section of the spindle, the forward path may be located closer to the spindle axis than the return path.
本発明の工作機械の主軸装置においては、前記流体通路が、前記スピンドルの軸を含んで延びる１つの前記往路と、複数の前記復路を備えていてもよい。 In the main spindle device of the machine tool according to the present invention, the fluid passage may include one forward path extending including the spindle axis and a plurality of the return paths.
本発明の工作機械の主軸装置においては、前記流体通路が、複数の前記往路と、該往路にそれぞれ連通する複数の前記復路を備えていてもよい。 In the spindle device of the machine tool of the present invention, the fluid passage may include a plurality of the forward paths and a plurality of the return paths that respectively communicate with the forward paths.
本発明の工作機械の主軸装置においては、複数の前記往路と、該往路にそれぞれ連通する複数の前記復路が周方向に交互に等間隔で配置されていてもよい。 In the spindle device of the machine tool of the present invention, the plurality of forward paths and the plurality of return paths respectively communicating with the forward paths may be alternately arranged at equal intervals in the circumferential direction.
本発明の工作機械の主軸装置によれば、スピンドルが工具の取り付けられる工具側端部とは逆の端部に、流体通路の入口及び出口を備えたため、スピンドルの回転の際のスピンドルとシールとの間の摩擦熱を抑えつつ、工具側で主軸径を確保可能なスピンドル内の冷却構造を実現することができる。 According to the spindle device of the machine tool of the present invention, since the spindle is provided with the inlet and outlet of the fluid passage at the end opposite to the tool side end to which the tool is attached, the spindle and the seal during rotation of the spindle are provided. It is possible to realize a cooling structure in the spindle that can secure the spindle diameter on the tool side while suppressing the frictional heat between them.
また、流体通路の往路と復路とをそれぞれスピンドルの軸を中心として回転対称に設けているので、軸に対して線膨張も回転対称に生じさせて、好適に熱によるスピンドルの曲がりを抑制することができる。また、これにより、回転時の振動の発生を抑制し、高精度な加工を実現することができる。 In addition, since the forward path and the return path of the fluid passage are provided rotationally symmetrically about the spindle axis, linear expansion is also generated rotationally symmetrically with respect to the axis, and the bending of the spindle due to heat is preferably suppressed. Can do. This also suppresses the occurrence of vibration during rotation and realizes highly accurate machining.
以下、図を用いて本発明の工作機械の主軸装置の実施形態について形彫放電加工装置に搭載された主軸装置を一例にして詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る主軸装置１が搭載された形彫放電加工装置（放電加工装置１０）の外観を示す。図２は第１の実施形態に係る主軸装置１の斜視図であり、図３は図２の平面図であり、図４は図３のIV−IV断面図であり、図５は図３のＶ−Ｖ断面図である。また、図６は図４の部分拡大図であり、図７は図５の部分拡大図であり、図８は図４のVIII−VIII断面図である。また、各図において対応する要素には同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of a spindle device of a machine tool according to the present invention will be described in detail with reference to an example of a spindle device mounted on a die-sinking electric discharge machine. FIG. 1 shows an external appearance of a die-sinking electric discharge machining apparatus (electric discharge machining apparatus 10) on which a spindle device 1 according to a first embodiment of the present invention is mounted. 2 is a perspective view of the spindle device 1 according to the first embodiment, FIG. 3 is a plan view of FIG. 2, FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. 3, and FIG. It is VV sectional drawing. 6 is a partially enlarged view of FIG. 4, FIG. 7 is a partially enlarged view of FIG. 5, and FIG. 8 is a sectional view taken along the line VIII-VIII of FIG. Moreover, the same code | symbol is attached | subjected to the element corresponding in each figure, and detailed description is abbreviate | omitted.
放電加工装置１０は、主軸装置１と、主軸装置１を保持し、Ｚ軸方向に移動可能な加工ヘッド２と、機械構造物であるコラム３と、加工液を貯めるサービスタンク４と、放電加工のための電力を供給する加工電源装置５と、加工液を保持する加工槽６と、を備える。なお、公知の構成であるため図中不図示であるが、放電加工装置１０はコラム３の前方にＸＹテーブル収容部３Ａを有し、ＸＹテーブル収容部３Ａ内には、不図示の床に設置されたベッドと、ベッド上にＹ軸方向に移動可能な不図示のサドルと、サドル上にＸ軸方向に移動可能な不図示のテーブルとを備える。図１に示される実施の形態の放電加工装置１０は、往復移動するサドルの上に往復移動するテーブルを搭載した構造であるが、機械全体の構造は、実施の形態のようなＸ軸移動体とＹ軸移動体を積層した構造に限定されず、例えば、テーブルを固定し、主軸装置１を保持する加工ヘッド２をＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に移動可能にする構成のように、主軸装置１の構成に変わりがない限り、本発明の要旨を逸脱しない範囲でＸ軸移動体とＹ軸移動体とＺ軸移動体を任意の位置に配置したあらゆる構造を採用することができる。 An electric discharge machining apparatus 10 includes a spindle device 1, a machining head 2 that holds the spindle device 1 and is movable in the Z-axis direction, a column 3 that is a mechanical structure, a service tank 4 that stores machining fluid, and an electric discharge machining. A processing power supply device 5 for supplying electric power for processing and a processing tank 6 for holding a processing liquid are provided. Although not shown in the figure because it is a known configuration, the electric discharge machining apparatus 10 has an XY table housing portion 3A in front of the column 3, and is installed on a floor (not shown) in the XY table housing portion 3A. And a saddle (not shown) movable on the bed in the Y-axis direction, and a table (not shown) movable on the saddle in the X-axis direction. The electric discharge machining apparatus 10 according to the embodiment shown in FIG. 1 has a structure in which a reciprocating table is mounted on a reciprocating saddle. The overall structure of the machine is the X-axis moving body as in the embodiment. For example, a configuration in which the table is fixed and the machining head 2 that holds the spindle device 1 is movable in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction is not limited to the structure in which the Y-axis moving body is stacked. In addition, as long as the configuration of the spindle device 1 is not changed, any structure in which the X-axis moving body, the Y-axis moving body, and the Z-axis moving body are arranged at arbitrary positions without departing from the gist of the present invention can be adopted. it can.
加工槽６はテーブル上に支持され、加工槽６の内に不図示の被加工物が載置され、加工液の中に被加工物及び工具電極を位置させた状態で、主軸装置１に取り付けられた工具電極によって被加工物が放電加工される。また、放電加工装置１０は、不図示のオイルクーラーによってサービスタンク４に貯められた放電加工用の油系の加工液を所定温度に冷却してから加工槽６に供給するとともに、冷却した加工液を冷媒として主軸装置１に供給する。供給された冷媒は後述の流体通路２４を通過することにより主軸装置１を冷却する。 The machining tank 6 is supported on a table, a workpiece (not shown) is placed in the machining tank 6, and the workpiece and the tool electrode are positioned in the machining liquid and attached to the spindle device 1. The workpiece is subjected to electric discharge machining by the tool electrode thus formed. In addition, the electric discharge machining apparatus 10 cools the electric machining fluid for electric discharge machining stored in the service tank 4 to a predetermined temperature by an oil cooler (not shown) and supplies it to the machining tank 6. Is supplied to the spindle device 1 as a refrigerant. The supplied refrigerant passes through a fluid passage 24 described later, thereby cooling the spindle device 1.
また、放電加工装置１０には、放電加工装置１０の制御を行う不図示の制御部への操作を行う操作装置９が接続されている。操作装置９は、液晶ディスプレイなどの表示部、キーボード及びマウスなどの入力部、磁気ディスクドライブなどの記憶装置、ＣＰＵ、メモリ等を含んで構成されるコンピュータである。 The electric discharge machining apparatus 10 is connected to an operation apparatus 9 that performs an operation on a control unit (not shown) that controls the electric discharge machining apparatus 10. The operating device 9 is a computer including a display unit such as a liquid crystal display, an input unit such as a keyboard and a mouse, a storage device such as a magnetic disk drive, a CPU, a memory, and the like.
図４乃至５に示すように、主軸装置１は、ハウジング１Ａと、ハウジングの内周に軸方向に離間して設けられた上ベアリング１３及び下ベアリング１５と、これらのベアリング１３、１５に高速回転可能に軸支されるスピンドル２０と、スピンドル２０を駆動するサーボモータ１４と、スピンドル２０のブレーキと、サーボモータ１４の駆動制御に用いるロータリエンコーダ１１とを有する。本実施の形態においては、ブレーキは、スピンドル２０と同軸に設けられたブレーキディスク１６と、ブレーキディスク１６の下側に配置されたブレーキシュー１６Ａとブレーキディスク１６の上側に配置されたブレーキシュー１６Ｂを備え、ブレーキシュー１６Ａとブレーキシュー１６Ｂでブレーキディスク１６を挟み込むことにより摩擦力で回転速度を制限する。 As shown in FIGS. 4 to 5, the spindle device 1 includes a housing 1 </ b> A, an upper bearing 13 and a lower bearing 15 that are axially separated from each other on the inner periphery of the housing, and these bearings 13 and 15 rotate at high speed. A spindle 20 that is pivotally supported, a servo motor 14 that drives the spindle 20, a brake of the spindle 20, and a rotary encoder 11 that is used for drive control of the servo motor 14 are included. In the present embodiment, the brake includes a brake disk 16 provided coaxially with the spindle 20, a brake shoe 16 </ b> A disposed below the brake disk 16, and a brake shoe 16 </ b> B disposed above the brake disk 16. The brake disc 16 is sandwiched between the brake shoe 16A and the brake shoe 16B, and the rotational speed is limited by the frictional force.
スピンドル２０は、ハウジング１Ａに収容され、一端で工具を支持する。スピンドル２０は、同軸に固定された複数の部品から構成され、軸Ｚ１を中心に回転する回転体である。具体的に、実施の形態の主軸装置１のスピンドル２０は、円柱体であって、下端で不図示の工具電極を上記回転中心軸Ｚ１を中心に回転可能に支持する。 The spindle 20 is accommodated in the housing 1A and supports a tool at one end. The spindle 20 is composed of a plurality of components fixed coaxially, and is a rotating body that rotates around an axis Z1. Specifically, the spindle 20 of the spindle device 1 of the embodiment is a cylindrical body, and supports a tool electrode (not shown) at the lower end so as to be rotatable around the rotation center axis Z1.
スピンドル２０は、両端のうちの工具電極の取り付けられる側の一端部である下端部に、周縁に環状の通電部１７が設けられたチャックプレート１８と、チャックプレート１８と電気接続され不図示の工具電極又は工具電極を保持した不図示のホルダを把持するチャック１９と、内部にチャック１９が設けられたチャック保持部２５とを備える。通電部１７とチャックプレート１８とチャック１９は、銅などの導電性材料で構成され、通電部１７からチャック１９までは電気接続されている。 The spindle 20 has a chuck plate 18 provided with an annular current-carrying portion 17 at the peripheral edge at a lower end portion, which is one end portion on the side where the tool electrode is attached, and a tool (not shown) that is electrically connected to the chuck plate 18. A chuck 19 that grips a holder (not shown) that holds an electrode or a tool electrode, and a chuck holding portion 25 in which the chuck 19 is provided are provided. The energization unit 17, the chuck plate 18, and the chuck 19 are made of a conductive material such as copper, and the energization unit 17 to the chuck 19 are electrically connected.
また、ハウジング１Ａには、加工電源装置５と電気接続された不図示の端子と、該端子と電気接続された不図示の通電ブラシを有する。この通電ブラシが通電部１７に摺接されることにより、通電部１７とチャックプレート１８とチャック１９とを介してチャック１９に把持される工具電極に電流が供給される。 In addition, the housing 1A has a terminal (not shown) electrically connected to the machining power supply device 5 and a current-carrying brush (not shown) electrically connected to the terminal. When the energizing brush is slidably contacted with the energizing portion 17, a current is supplied to the tool electrode held by the chuck 19 via the energizing portion 17, the chuck plate 18, and the chuck 19.
スピンドル２０の内部には、スピンドル２０を冷却する冷媒を流通させるための流体通路２４が形成されている。流体通路２４は、入口２１に連通し、入口２１からスピンドル２０の軸Ｚ１に沿ってスピンドル２０の下端部まで延びる往路Ａと、下端部において往路Ａと連通し、下端部からスピンドル２０の軸Ｚ１に沿って出口２２まで延び、出口２２に連通する復路Ｂと、を有する。流体通路２４は、厳密には、流体通路２４のうち往路Ａと復路Ｂとを除いた部分である連絡通路を含んでなる。具体的には、往路Ａと復路Ｂは、チャックプレート１８と通電部１７に設けられた後述の連絡通路Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３を介して連通されている。本第１の実施形態においては、スピンドル２０は、軸Ｚ１を挟んで対向して２つの復路Ｂを備えている。 Inside the spindle 20, a fluid passage 24 for circulating a coolant for cooling the spindle 20 is formed. The fluid passage 24 communicates with the inlet 21 and extends from the inlet 21 along the axis Z1 of the spindle 20 to the lower end portion of the spindle 20, and communicates with the forward path A at the lower end portion. And a return path B that extends to the outlet 22 and communicates with the outlet 22. Strictly speaking, the fluid passage 24 includes a communication passage that is a portion of the fluid passage 24 excluding the forward path A and the return path B. Specifically, the forward path A and the return path B are communicated with each other through communication paths C1, C2, and C3 described later provided in the chuck plate 18 and the energization unit 17. In the first embodiment, the spindle 20 includes two return paths B that face each other across the axis Z1.
図８に示すように、チャックプレート１８には、スピンドル２０の下端部における往路Ａにおいて、断面円形のスピンドル２０の径方向外側に向かう第１連絡通路Ｃ１と、外周から復路Ｂの下端部に向かう第３連絡通路Ｃ３が設けられている。また、通電部１７は、第１連絡通路Ｃ１及び第３連絡通路Ｃ３に連通し、通電部１７の内周縁に沿って設けられた第２連絡通路Ｃ２が設けられているなお、ここでは、冷媒の通過方向が一方向になるように、封止部材Ｓがスピンドル２０の第２連絡通路Ｃ２に取り付けられている。 As shown in FIG. 8, the chuck plate 18 has a first communication passage C <b> 1 that extends radially outward of the spindle 20 having a circular cross section in the forward path A at the lower end of the spindle 20, and an outer periphery toward the lower end of the return path B. A third communication passage C3 is provided. The energization part 17 communicates with the first communication path C1 and the third communication path C3 and is provided with a second communication path C2 provided along the inner peripheral edge of the energization part 17. The sealing member S is attached to the second communication passage C <b> 2 of the spindle 20 so that the passage direction of the first is in one direction.
また、図６及び７に示すように、流体通路２４は、工具電極の取り付けられる一端部である下端部に相対する他端部（図４、５中上端部）に、流体通路２４の入口２１及び出口２２が設けられる。流体通路２４の入口２１とハウジング１Ａの内周面との間隙には、周方向に複数の貫通孔が設けられた環状スペーサ２７が配置されており、貫通孔によりスピンドル２０側からハウジング１Ａ側への冷媒の通行を可能にしている。同様に、流体通路２４の出口２２とハウジング１Ａとの間隙にも同様の環状スペーサ２７が配置されている。また、流体通路２４の入口２１の軸方向上下には冷媒を封止するための一対の環状のシール２６が設けられており、流体通路２４の出口２２の軸方向上下には冷媒を封止するための一対の環状のシール２６が設けられている。 As shown in FIGS. 6 and 7, the fluid passage 24 has an inlet 21 of the fluid passage 24 at the other end (upper end in FIGS. 4 and 5) opposite to the lower end which is one end to which the tool electrode is attached. And an outlet 22 is provided. An annular spacer 27 provided with a plurality of through holes in the circumferential direction is disposed in the gap between the inlet 21 of the fluid passage 24 and the inner peripheral surface of the housing 1A. From the spindle 20 side to the housing 1A side through the through holes. Allows the passage of refrigerant. Similarly, a similar annular spacer 27 is disposed in the gap between the outlet 22 of the fluid passage 24 and the housing 1A. A pair of annular seals 26 for sealing the refrigerant are provided above and below the inlet 21 of the fluid passage 24 in the axial direction, and the refrigerant is sealed above and below the outlet 22 of the fluid passage 24 in the axial direction. A pair of annular seals 26 are provided for this purpose.
流体通路２４の入口２１は、環状スペーサ２７の貫通孔とハウジング１Ａ内に設けられた入口側連絡通路２８Ａとを経由して、ハウジング１Ａの上端部の入口側コネクタ２８に連通している。また、図６に示すように、流体通路２４の出口２２は、環状スペーサ２７の貫通孔とハウジング１Ａ内に設けられた出口側連絡通路２９Ａとを経由して出口側コネクタ２９に連通している。 The inlet 21 of the fluid passage 24 communicates with the inlet-side connector 28 at the upper end of the housing 1A via the through hole of the annular spacer 27 and the inlet-side communication passage 28A provided in the housing 1A. As shown in FIG. 6, the outlet 22 of the fluid passage 24 communicates with the outlet-side connector 29 via the through hole of the annular spacer 27 and the outlet-side communication passage 29A provided in the housing 1A. .
本実施形態において、サービスタンク４の冷媒は、不図示のポンプにより、入口側コネクタ２８から供給され、入口側連絡通路２８Ａと環状スペーサ２７の貫通孔を経由して、スピンドル２０上部の入口２１からスピンドル２０内に流入し、往路Ａを通過する。そして、第１連絡通路Ｃ１と第２連絡通路Ｃ２と第３連絡通路Ｃ３を通過して復路Ｂに流入する。その後、冷媒は復路Ｂを通過して、スピンドル２０上部の出口２２からスピンドル２０外に流出し、環状スペーサ２７の貫通孔と出口側連絡通路２９Ａとを経由して出口側コネクタ２９から排出される。 In the present embodiment, the refrigerant in the service tank 4 is supplied from the inlet-side connector 28 by a pump (not shown), and passes through the inlet-side communication passage 28 </ b> A and the through hole of the annular spacer 27 from the inlet 21 at the top of the spindle 20. It flows into the spindle 20 and passes through the forward path A. Then, it passes through the first communication path C1, the second communication path C2, and the third communication path C3 and flows into the return path B. Thereafter, the refrigerant passes through the return path B, flows out of the spindle 20 from the outlet 22 at the top of the spindle 20, and is discharged from the outlet side connector 29 via the through hole of the annular spacer 27 and the outlet side communication passage 29A. .
本実施形態の主軸装置１によれば、スピンドル２０の内部に設けられた流体通路２４において、スピンドル２０の工具電極が取り付けられる下端部から離れて反対側に位置する上端部に入口２１と出口２２とを集中して設けている。流体通路の出入口をスピンドル２０の下端部に位置させないことにより、スピンドル２０の下端部に冷媒を封止するためのシール２６を設ける必要がなく、スピンドル２０の下端部において必要な軸径を確保することが可能である。また、流体通路２４の出入口をスピンドル２０の軸径が小さい位置に設けることにより、スピンドル２０の回転の際のスピンドル２０とシールとの間の摩擦熱を抑えることができる。 According to the spindle device 1 of the present embodiment, in the fluid passage 24 provided in the spindle 20, the inlet 21 and the outlet 22 are arranged at the upper end located on the opposite side away from the lower end to which the tool electrode of the spindle 20 is attached. And concentrated. By not positioning the inlet / outlet of the fluid passage at the lower end of the spindle 20, it is not necessary to provide a seal 26 for sealing the refrigerant at the lower end of the spindle 20, and a necessary shaft diameter is secured at the lower end of the spindle 20. It is possible. Further, by providing the inlet / outlet of the fluid passage 24 at a position where the shaft diameter of the spindle 20 is small, frictional heat between the spindle 20 and the seal during the rotation of the spindle 20 can be suppressed.
ここでは、スピンドル２０のハウジング１Ａに囲まれた領域のうち下端部の軸径を、冷媒の入口２１及び出口２２の設けられた位置における軸径よりも大きくしている。すなわち、スピンドル２０の上端部の軸径を、下端部の軸径よりも小さくしているため、軸径が小さい位置にシール２６を設けることで、スピンドル２０の回転によるスピンドル２０とシール２６との間の摩擦熱を抑えつつ、下端部において強度上要求される主軸径を確保してスピンドル２０の工具電極取付部位の剛性を高めることができる。 Here, the shaft diameter at the lower end of the region surrounded by the housing 1A of the spindle 20 is made larger than the shaft diameter at the position where the refrigerant inlet 21 and outlet 22 are provided. That is, since the shaft diameter of the upper end portion of the spindle 20 is smaller than the shaft diameter of the lower end portion, by providing the seal 26 at a position where the shaft diameter is small, the spindle 20 and the seal 26 are rotated by the rotation of the spindle 20. It is possible to increase the rigidity of the tool electrode mounting portion of the spindle 20 by securing the main shaft diameter required in the strength at the lower end portion while suppressing the frictional heat therebetween.
また、流体通路２４の入口２１と出口２２の両方を上端部に設けたことにより、冷媒を供給する方法によって取り付けることができない工具電極を実質的になくすことができ、上記一端部で冷媒を排出した場合に生じる冷媒の周囲への散布も防止することができる。また、スピンドル２０の上記一端部の構造が複雑になることもない。例えば、特許文献２のように、スピンドル２０の下端面から加工液を排出する冷却構造においては、工具電極が中空電極に制限されるので、実施の形態の主軸装置１は、使用する工具電極が冷媒を供給する方法によって実質的に制約を受けないという点で有利である。 Further, by providing both the inlet 21 and the outlet 22 of the fluid passage 24 at the upper end, the tool electrode that cannot be attached by the method of supplying the refrigerant can be substantially eliminated, and the refrigerant is discharged at the one end. In this case, the refrigerant can be prevented from being scattered around. Further, the structure of the one end portion of the spindle 20 is not complicated. For example, in the cooling structure that discharges the machining fluid from the lower end surface of the spindle 20 as in Patent Document 2, the tool electrode is limited to a hollow electrode. Therefore, the spindle device 1 according to the embodiment has a tool electrode to be used. This is advantageous in that it is not substantially restricted by the method of supplying the refrigerant.
なお、流体通路２４の入口２１と出口２２は、スピンドル２０の上端部に設けられるものであれば、双方が、軸方向の同じ高さに位置してもよく、異なる高さに位置してもよい。また、流体通路２４の入口２１と出口２２は、下端部から十分離間して位置することが好ましく、スピンドル２０の軸方向において、スピンドル２０を収容するハウジング１Ａの中央の高さより上側の高さに位置することができ、ハウジング１Ａの上部の高さに位置してもよい。 The inlet 21 and the outlet 22 of the fluid passage 24 may be located at the same height in the axial direction or at different heights as long as they are provided at the upper end of the spindle 20. Good. In addition, the inlet 21 and the outlet 22 of the fluid passage 24 are preferably located sufficiently apart from the lower end, and in the axial direction of the spindle 20, the height is higher than the center height of the housing 1 </ b> A that accommodates the spindle 20. It may be located and may be located in the height of the upper part of housing 1A.
また、流体通路２４は、発熱部である上ベアリング１３、下ベアリング１５、サーボモータ１４、ブレーキディスク１６、通電部１７の近傍を通過するように延びる往路Ａと復路Ｂを備えているため、冷媒が流体通路２４を通過することにより好適に発熱部を冷却して、発熱によるスピンドル２０の伸びを抑えることができる。また、ベアリング１３、１５を冷却することで、ベアリングの熱膨張の影響でラジアル方向の保持力が弱くなることを抑制することができ、振動等を低減することができる。 In addition, the fluid passage 24 includes a forward path A and a backward path B that extend so as to pass through the vicinity of the upper bearing 13, the lower bearing 15, the servo motor 14, the brake disk 16, and the energization section 17 that are heat generating portions. By passing through the fluid passage 24, the heat generating part can be suitably cooled, and the extension of the spindle 20 due to heat generation can be suppressed. Further, by cooling the bearings 13 and 15, it is possible to suppress the radial holding force from being weakened due to the thermal expansion of the bearings, and to reduce vibrations and the like.
ここで、本発明の主軸装置１のスピンドル２０においては、スピンドル２０の軸Ｚ１に直交する断面における流体通路２４の往路Ａと復路Ｂの配置を、往路Ａと復路Ｂをそれぞれ通過する冷媒の温度差によって生じるスピンドル２０の部分的な熱膨張差による変形を生じさせないようにしている。言い換えると、スピンドル２０の水平断面において、スピンドル２０を湾曲させる軸Ｚ１方向の非対称の線膨張を生じさせないように往路Ａと復路Ｂを配置する。 Here, in the spindle 20 of the spindle device 1 of the present invention, the arrangement of the forward path A and the return path B of the fluid passage 24 in the cross section orthogonal to the axis Z1 of the spindle 20 is the temperature of the refrigerant passing through the forward path A and the return path B, respectively. The spindle 20 is prevented from being deformed due to a partial difference in thermal expansion caused by the difference. In other words, in the horizontal section of the spindle 20, the forward path A and the return path B are arranged so as not to cause asymmetric linear expansion in the direction of the axis Z1 that curves the spindle 20.
具体的に、実施の形態に係る主軸装置１においては、流体通路２４の往路Ａと復路Ｂとがそれぞれスピンドル２０の軸Ｚ１を中心として回転対称に設けられる。または、流体通路２４の往路Ａと復路Ｂの何れか一方がスピンドル２０の軸Ｚ１と同軸に設けられるとともに他方が軸Ｚ１を中心として回転対称に設けられる。図４ないし図９に示される第１の実施の形態の主軸装置１のスピンドル２０においては、流体通路２４の往路Ａはスピンドル２０の軸Ｚ１と同軸に設けられ、復路Ｂはスピンドル２０の軸Ｚ１を中心として回転対称に設けられている。 Specifically, in the spindle device 1 according to the embodiment, the forward path A and the return path B of the fluid passage 24 are provided rotationally symmetrically about the axis Z1 of the spindle 20, respectively. Alternatively, one of the forward path A and the return path B of the fluid passage 24 is provided coaxially with the axis Z1 of the spindle 20, and the other is provided rotationally symmetrically about the axis Z1. In the spindle 20 of the spindle device 1 of the first embodiment shown in FIGS. 4 to 9, the forward path A of the fluid passage 24 is provided coaxially with the axis Z1 of the spindle 20, and the return path B is the axis Z1 of the spindle 20. About the center of rotation.
冷媒はスピンドル２０に設けられた流体通路を通過しながら周辺を冷却するため、入口から遠ざかるにつれて冷媒の温度は次第に上昇することになる。冷媒の温度差によるスピンドル２０の温度ムラによって線膨張の差が生じた場合には、スピンドル２０の熱変位による微小な曲がりの原因となるため望ましくない。ここでは、流体通路２４の往路Ａをスピンドル２０の軸Ｚ１と同軸に設けるとともに復路Ｂをそれぞれスピンドル２０の軸Ｚ１を中心として回転対称に設けているので、軸Ｚ１に対して線膨張を回転対称に生じさせて、好適に熱によるスピンドル２０の曲がりを抑制することができる。また、これにより、回転時の振動の発生を抑制し、高精度な加工を実現することができる。なお、流体通路２４の往路Ａと復路Ｂとがそれぞれスピンドル２０の軸Ｚ１を中心として回転対称に設けられる場合も、同様に軸Ｚ１に対して線膨張を回転対称に生じさせることができるため、好適に同効果を奏することができる。 Since the refrigerant cools the periphery while passing through the fluid passage provided in the spindle 20, the temperature of the refrigerant gradually increases as the distance from the inlet increases. If a difference in linear expansion occurs due to temperature unevenness of the spindle 20 due to the temperature difference of the refrigerant, it is not desirable because it causes a slight bending due to thermal displacement of the spindle 20. Here, since the forward path A of the fluid passage 24 is provided coaxially with the axis Z1 of the spindle 20 and the return path B is provided rotationally symmetrically about the axis Z1 of the spindle 20, the linear expansion is rotationally symmetrical with respect to the axis Z1. It is possible to suppress the bending of the spindle 20 due to heat. This also suppresses the occurrence of vibration during rotation and realizes highly accurate machining. Even when the forward path A and the return path B of the fluid passage 24 are provided rotationally symmetrically about the axis Z1 of the spindle 20, respectively, linear expansion can be caused rotationally symmetrically with respect to the axis Z1. The same effect can be suitably achieved.
また、往路Ａと復路Ｂを接続する各連絡通路等も軸Ｚ１に対して回転対称に設けた場合には、同効果をさらに高めることができる。 Further, when the communication passages connecting the forward path A and the return path B are also provided rotationally symmetrically with respect to the axis Z1, the same effect can be further enhanced.
なお、スピンドル２０の熱変位を抑制して所望の加工精度を保つために、例えば、スピンドル２０内の温度差を、スピンドル２０が回転している時と回転していない時で１度以内の温度差にすることが好ましく、より好ましくは、０．８度以内の温度差にすることが好ましい。 In order to suppress the thermal displacement of the spindle 20 and maintain a desired processing accuracy, for example, the temperature difference in the spindle 20 is a temperature within 1 degree between when the spindle 20 is rotating and when it is not rotating. It is preferable to make the difference, more preferably, the temperature difference is within 0.8 degrees.
流体通路２４の往路Ａは、所望の発熱部を冷却可能な位置を通過し、スピンドル２０の軸Ｚ１を中心に回転対称であれば、任意の数、太さ及び長さとすることができる。同様に、復路Ｂは、所望の発熱部を冷却可能な位置を通過し、スピンドル２０の軸Ｚ１を中心に回転対称であれば、任意の数、太さ及び長さとすることができる。また、往路Ａと復路Ｂを接続する連絡通路Ｃもスピンドル２０の軸Ｚ１に対して回転対称に設けてあっても良いし、任意の数、太さ及び長さとすることができる。また、すべての往路Ａの通路断面積の総和とすべての復路Ｂの通路断面積の総和とすべての連絡通路Ｃの通路断面積の総和が略等しくなるように形成されてもよい。 The forward path A of the fluid passage 24 can have any number, thickness, and length as long as it passes through a position where the desired heat generating portion can be cooled and is rotationally symmetric about the axis Z1 of the spindle 20. Similarly, the return path B can have any number, thickness, and length as long as it passes through a position where a desired heat generating portion can be cooled and is rotationally symmetric about the axis Z1 of the spindle 20. Further, the communication path C that connects the forward path A and the return path B may be provided rotationally symmetrically with respect to the axis Z1 of the spindle 20, and may have an arbitrary number, thickness, and length. Further, the sum of the cross-sectional areas of all the outward paths A, the sum of the cross-sectional areas of all of the return paths B, and the sum of the cross-sectional areas of all the communication paths C may be substantially equal.
本実施形態のように、往路Ａと復路Ｂとを、軸Ｚ１に沿って延びる直線状に設けた場合には、簡易な構造で、スピンドル２０の軸方向の冷却効果を奏することができる。なお、往路と復路は、軸方向に所望の長さに延びるものであれば、直線状としてもよく、らせん形状などの曲線状としてもよい。 When the forward path A and the backward path B are provided in a straight line extending along the axis Z1 as in this embodiment, the cooling effect in the axial direction of the spindle 20 can be achieved with a simple structure. The forward path and the return path may be linear or may be curved such as a spiral shape as long as they extend to a desired length in the axial direction.
図９乃至図１８に、第２乃至第１１の実施形態として、スピンドル２０の断面における往路Ａと復路Ｂと連絡通路Ｃの他の構成例を示す。なお、図９乃至図１８は、往路Ａと復路Ｂと双方を結ぶ連絡通路Ｃの配置を概略的に示している。 FIGS. 9 to 18 show other configuration examples of the forward path A, the return path B, and the communication path C in the cross section of the spindle 20 as the second to eleventh embodiments. 9 to 18 schematically show the arrangement of the communication path C that connects both the forward path A and the return path B. FIG.
往路Ａと復路Ｂのそれぞれは、図９乃至１２、１５乃至１８に示すように１８０度対称としてよく、図１３及び１４に示すように１２０度対称としてもよく、図１１、１２及び１８に示すように９０度対称としてもよく、不図示であるが７２度、４５度など任意の角度の回転対称としてよい。 Each of the forward path A and the return path B may be 180 degree symmetric as shown in FIGS. 9 to 12 and 15 to 18, and may be 120 degree symmetric as shown in FIGS. 13 and 14, as shown in FIGS. 11, 12 and 18. 90 degree symmetry, and although not shown, it may be rotationally symmetric at an arbitrary angle such as 72 degrees or 45 degrees.
さらに、図９乃至図１８に示すように、スピンドル２０の軸Ｚ１と直交する断面において、複数の往路Ａをスピンドル２０の軸Ｚ１を通る線に対して線対称に設けてもよく、複数の復路Ｂをスピンドル２０の軸Ｚ１を通る線に対して線対称に設けてもよい。なお、図１０、１２、１６及び１８において、往路Ａと復路Ｂとはそれぞれ、スピンドル２０の軸Ｚ１を通る直交する２つの直線に対して線対称に設けられている。 Further, as shown in FIGS. 9 to 18, in a cross section orthogonal to the axis Z1 of the spindle 20, a plurality of forward paths A may be provided symmetrically with respect to a line passing through the axis Z1 of the spindle 20, and a plurality of return paths may be provided. B may be provided symmetrically with respect to a line passing through the axis Z1 of the spindle 20. 10, 12, 16 and 18, the forward path A and the backward path B are provided symmetrically with respect to two orthogonal straight lines passing through the axis Z <b> 1 of the spindle 20.
また、図９乃至１２及び図１５乃至１８に示すように、スピンドル２０の軸Ｚ１と直交する断面において、複数の往路Ａを、軸Ｚ１を中心として点対称に設けてもよく、複数の復路Ｂを、軸Ｚ１を中心として点対称に設けてもよい。また、図１３及び１４に示すように、往路Ａと復路Ｂのいずれか一方のみを軸Ｚ１を中心として点対称に設けてもよい。往路Ａ又は復路Ｂを点対称又は線対称とすることにより、好適にスピンドル２０の熱ムラを抑制して、スピンドル２０の熱変位を抑制することができる。 Further, as shown in FIGS. 9 to 12 and FIGS. 15 to 18, in the cross section orthogonal to the axis Z <b> 1 of the spindle 20, a plurality of forward paths A may be provided point-symmetrically about the axis Z <b> 1. May be provided point-symmetrically about the axis Z1. As shown in FIGS. 13 and 14, only one of the forward path A and the backward path B may be provided point-symmetrically about the axis Z1. By making the forward path A or the backward path B point-symmetric or line-symmetric, the thermal unevenness of the spindle 20 can be suitably suppressed, and the thermal displacement of the spindle 20 can be suppressed.
また、図９乃至１６に示すように、スピンドル２０の軸Ｚ１と直交する断面において、往路Ａは、復路Ｂよりもスピンドル２０の軸Ｚ１の近くに位置することが好ましい。この場合には、スピンドル２０の回転に応じた遠心力を利用して、往路Ａから復路Ｂに向かって好適に冷媒を通過させることができる。 Further, as shown in FIGS. 9 to 16, in the cross section orthogonal to the axis Z <b> 1 of the spindle 20, the forward path A is preferably located closer to the axis Z <b> 1 of the spindle 20 than the return path B. In this case, the refrigerant can be suitably passed from the forward path A toward the return path B by using a centrifugal force according to the rotation of the spindle 20.
また、複数の往路Ａと、往路Ａにそれぞれ連通する複数の復路Ｂを、図１７及び１８に示すように、周方向に交互に等間隔で配置してもよい。この場合には、往路Ａと復路Ｂを周方向につなぐ連絡通路Ｃを設けることで、スピンドル２０の回転を利用して好適に冷媒を通過させることができる。 Further, as shown in FIGS. 17 and 18, a plurality of forward paths A and a plurality of return paths B respectively communicating with the forward paths A may be arranged alternately at equal intervals in the circumferential direction. In this case, by providing the communication path C that connects the forward path A and the return path B in the circumferential direction, the refrigerant can be suitably passed using the rotation of the spindle 20.
また、図９、１１、１３及び１５に示すように、流体通路２４が、スピンドル２０の軸Ｚ１と同軸に設けられた往路Ａと、スピンドル２０の軸Ｚ１を中心として回転対称に設けられた複数の復路Ｂを備えていてもよい。この場合には、流体通路２４の表面積を確保して、好適な冷却効果を得ることができる。 Further, as shown in FIGS. 9, 11, 13, and 15, the fluid passage 24 includes a forward path A provided coaxially with the axis Z <b> 1 of the spindle 20, and a plurality of rotational paths provided symmetrically about the axis Z <b> 1 of the spindle 20. The return path B may be provided. In this case, the surface area of the fluid passage 24 can be secured and a suitable cooling effect can be obtained.
また、図１０、１２、１４及び１６乃至１８に示すように、流体通路２４が、複数の往路Ａと、往路Ａにそれぞれ連通する複数の復路Ｂを備えていてもよい。この場合には、流体通路２４の表面積を確保して、好適な冷却効果を得ることができる。 In addition, as shown in FIGS. 10, 12, 14, and 16 to 18, the fluid passage 24 may include a plurality of forward paths A and a plurality of return paths B that respectively communicate with the forward paths A. In this case, the surface area of the fluid passage 24 can be secured and a suitable cooling effect can be obtained.
また、連絡通路Ｃは、往路Ａと復路Ｂとの冷媒通行を可能とするものであれば任意の経路形状としてよい。例えば、図９乃至１６に実線で示すように、スピンドル２０の断面において、連絡通路Ｃを、往路Ａと復路Ｂを含み、軸Ｚ１を中心として径方向外側に広がる直線上に連絡通路を設けた場合には、スピンドル２０の遠心力を利用して好適に冷媒を通行させることができる。また、図１０、１２、１４及び１６に破線で示すように、スピンドル２０の回転方向に離間して位置する往路Ａと復路Ｂとの間に略円弧上に往路Ａと復路Ｂを連通する連絡通路Ｃを設けてもよい。 Further, the communication path C may have an arbitrary path shape as long as the refrigerant can pass through the forward path A and the return path B. For example, as shown by solid lines in FIGS. 9 to 16, in the cross section of the spindle 20, the communication path C is provided on a straight line including the forward path A and the return path B and extending radially outward with the axis Z1 as the center. In such a case, the refrigerant can be suitably passed using the centrifugal force of the spindle 20. Further, as shown by broken lines in FIGS. 10, 12, 14 and 16, the communication between the forward path A and the backward path B is made on a substantially arc between the forward path A and the backward path B which are spaced apart in the rotation direction of the spindle 20. A passage C may be provided.
以下、第２乃至第１１の実施形態について具体的に説明する。図９に示す第２の実施形態は、第１の実施形態の連絡通路Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３を変形し、往路Ａと復路Ｂを直線状の連絡通路Ｃで連絡した例である。なお、第２の実施形態は、スピンドル２０の軸Ｚ１と同軸に設けられた往路Ａと、往路Ａを挟んで対向する２つの復路Ｂとをスピンドル２０に設けた点で第１の実施形態と共通する。 The second to eleventh embodiments will be specifically described below. The second embodiment shown in FIG. 9 is an example in which the communication paths C1, C2, and C3 of the first embodiment are modified and the forward path A and the return path B are communicated by a linear communication path C. The second embodiment differs from the first embodiment in that the spindle 20 is provided with an outward path A provided coaxially with the axis Z1 of the spindle 20 and two return paths B that are opposed to each other across the forward path A. Common.
図１０に示す第３の実施形態は、流体通路２４が、スピンドル２０の軸Ｚ１を挟んで対向して位置する２つの往路Ａと、各往路Ａの径方向外側にそれぞれ位置する２つの復路Ｂとを備えた例である。 In the third embodiment shown in FIG. 10, the fluid passage 24 has two forward paths A positioned opposite to each other across the axis Z <b> 1 of the spindle 20, and two return paths B positioned on the radially outer side of each forward path A. It is an example provided with.
図１１に示す第４の実施形態は、流体通路２４が、スピンドル２０の軸Ｚ１と同軸に設けられた往路Ａと、軸Ｚ１を中心として９０度間隔で設けられた４つの復路Ｂとを備えた例である。 In the fourth embodiment shown in FIG. 11, the fluid passage 24 includes an outward path A provided coaxially with the axis Z1 of the spindle 20 and four return paths B provided at intervals of 90 degrees about the axis Z1. This is an example.
図１２に示す第５の実施形態は、流体通路２４が、スピンドル２０の軸Ｚ１を中心として９０度間隔で設けられた４つの往路Ａと、各往路Ａの径方向外側にそれぞれ位置し、スピンドル２０の軸Ｚ１を中心として９０度間隔で設けられた４つの復路Ｂとを備えた例である。 In the fifth embodiment shown in FIG. 12, the fluid passages 24 are respectively located on the four outward paths A provided at intervals of 90 degrees about the axis Z1 of the spindle 20 and on the radially outer side of the respective forward paths A. It is an example provided with four return paths B provided at intervals of 90 degrees around 20 axes Z1.
図１３に示す第６の実施形態は、流体通路２４が、スピンドル２０の軸Ｚ１と同軸に設けられた往路Ａと、スピンドル２０の軸Ｚ１を中心として１２０度間隔で設けられた３つの復路Ｂとを備えた例である。 In the sixth embodiment shown in FIG. 13, the fluid passage 24 has a forward path A provided coaxially with the axis Z <b> 1 of the spindle 20, and three return paths B provided with an interval of 120 degrees about the axis Z <b> 1 of the spindle 20. It is an example provided with.
図１４に示す第７の実施形態は、流体通路２４が、スピンドル２０の軸Ｚ１を中心として１２０度間隔で設けられた３つの往路Ａと、各往路Ａの径方向外側にそれぞれ位置し、スピンドル２０の軸Ｚ１を中心として１２０度間隔で設けられた３つの復路Ｂとを備えた例である。 In the seventh embodiment shown in FIG. 14, the fluid passages 24 are respectively located on three outward paths A provided at intervals of 120 degrees about the axis Z <b> 1 of the spindle 20, and on the radially outer side of each outward path A. This is an example provided with three return paths B provided at intervals of 120 degrees around 20 axes Z1.
図１５に示す第８の実施形態は、流体通路２４が、スピンドル２０の軸Ｚ１と同軸に設けられた往路Ａと、スピンドル２０の軸Ｚ１を通る直交する２つの直線に対して線対称となる４つの復路Ｂとを備えた例である。 In the eighth embodiment shown in FIG. 15, the fluid passage 24 is line-symmetric with respect to the forward path A provided coaxially with the axis Z <b> 1 of the spindle 20 and two orthogonal straight lines passing through the axis Z <b> 1 of the spindle 20. In this example, four return paths B are provided.
図１６に示す第９の実施形態は、流体通路２４が、スピンドル２０の軸Ｚ１を通る直交する２つの直線に対してそれぞれ線対称となる４つの往路Ａと、各往路Ａの径方向外側に位置し、スピンドル２０の軸Ｚ１を通る直交する２つの直線に対してそれぞれ線対称となる復路Ｂとを備えた例である。 In the ninth embodiment shown in FIG. 16, the fluid passage 24 is symmetric with respect to two orthogonal straight lines passing through the axis Z <b> 1 of the spindle 20. This is an example provided with a return path B that is positioned and symmetrical with respect to two orthogonal straight lines passing through the axis Z1 of the spindle 20.
図１７に示す第１０の実施形態は、流体通路２４が、スピンドル２０の軸Ｚ１からの距離が等距離となる位置に２つの往路Ａと２つの復路Ｂを備え、往路Ａと復路Ｂが９０度間隔で交互に配置された例である。 In the tenth embodiment shown in FIG. 17, the fluid passage 24 includes two forward paths A and two return paths B at positions where the distance from the axis Z1 of the spindle 20 is equal, and the forward path A and the return path B are 90. This is an example of being alternately arranged at intervals of degrees.
図１８に示す第１１の実施形態は、流体通路２４が、スピンドル２０の軸Ｚ１からの距離が等距離となる位置に４つの往路Ａと４つの復路Ｂを備え、往路Ａと復路Ｂが４５度間隔で交互に配置された例である。 In the eleventh embodiment shown in FIG. 18, the fluid passage 24 includes four forward paths A and four return paths B at positions where the distance from the axis Z1 of the spindle 20 is equal, and the forward path A and the return path B are 45. This is an example of being alternately arranged at intervals of degrees.
以上、本発明の主軸装置について詳細に説明したが、本発明において、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよい。 The spindle device of the present invention has been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above examples, and various improvements and modifications may be made without departing from the gist of the present invention.
１ 主軸装置
１Ａ ハウジング
２ 加工ヘッド
３ コラム
４ サービスタンク
５ 加工電源装置
６ 加工槽
９ 操作装置
１０ 放電加工装置
１１ ロータリエンコーダ
１３ 上ベアリング
１４ サーボモータ
１５ 下ベアリング
２０ スピンドル
２１ 入口
２２ 出口
２４ 流体通路
２６ シール
Ａ 往路
Ｂ 復路
Ｃ 連絡通路
Ｚ１ スピンドルの軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Spindle device 1A Housing 2 Processing head 3 Column 4 Service tank 5 Processing power supply device 6 Processing tank 9 Operation device 10 Electric discharge processing device 11 Rotary encoder 13 Upper bearing 14 Servo motor 15 Lower bearing 20 Spindle 21 Inlet 22 Outlet 24 Fluid passage 26 Seal A Outward path B Return path C Connection path Z1 Spindle axis
Claims (7)
該ハウジングに収容され、一端部で工具を支持するスピンドルと、を備え、
前記スピンドルの内部に前記スピンドルを冷却する冷媒を流通させるための流体通路が形成された主軸装置において、
前記スピンドルの他端部に前記流体通路の入口と出口とが設けられ、前記流体通路は、前記入口から前記スピンドルの軸に沿って前記一端部まで延びる往路と、前記一端部において前記往路と連通し前記一端部から前記スピンドルの軸に沿って前記出口まで延びる復路とを有し、前記往路と前記復路がそれぞれ前記スピンドルの軸を中心として回転対称に設けられるか、または前記往路と前記復路の何れか一方が前記スピンドルの軸と同軸に設けられるとともに他方が前記スピンドルの軸を中心として回転対称に設けられることを特徴とする工作機械の主軸装置。 A housing;
A spindle housed in the housing and supporting a tool at one end,
In the spindle device in which a fluid passage for circulating a coolant for cooling the spindle is formed inside the spindle,
An inlet and an outlet of the fluid passage are provided at the other end of the spindle, and the fluid passage communicates with the forward path extending from the inlet to the one end along the spindle axis and at the one end. And a return path extending from the one end to the outlet along the spindle axis, and the forward path and the return path are provided rotationally symmetric about the spindle axis, or the forward path and the return path A spindle device for a machine tool, wherein either one is provided coaxially with the spindle axis and the other is provided rotationally symmetrically about the spindle axis.
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