JPH0741500B2 - 増速スピンドル装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、各種工作機械の主軸に連動連結して使用さ
れ、特に小径の切削工具を高速回転するのに適した増速
スピンドル装置に関する。

従来の技術 従来、この種の増速スピンドル装置として、機械主軸に
連動連結される入力軸と、前端にチャックを備えた高速
スピンドル（出力軸）との間に遊星歯車機構を介在さ
せ、該遊星歯車機構により前記入力軸の回転を増速し、
前記高速スピンドルを高速回転させるように構成した高
速スピンドル装置は知られている。

発明が解決しようとする課題 しかし、上記遊星歯車機構による高速スピンドル装置
は、剛性が低く、工作作業時に工具にびびりを生じると
いう難点があった。また、負荷能力も小さいものであっ
た。

本発明は、上記従来装置の欠点を解決することを目的と
してなされたもので、増速手段として効率及び高速回転
性能のすぐれたトラクションドライブ機構を採用し、剛
性の高い構造であって、かつ、安定した伝達トルクが得
られる高速スピンドル装置を提供しようとするものであ
る。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するために、本発明による増速スピンド
ル装置は、機械本体に対する回り止め手段を備えた筒状
ハウジングと、該ハウジング内に回転自在に支持され、
前端から後端に向けて軸方向へ延びる中空孔を有し、後
端に入力軸が連結されている筒状のキャリアと、前記ハ
ウジングの内周に嵌着固定され、前記キャリアの外周に
定間隔を隔てて同心状に配設されている固定リングと、
前記キャリアの中空孔内に回転自在に軸支され、その前
端突出部に工具把持手段が設けられると共に、後端部に
太陽ローラが連結されている高速スピンドルと、前記キ
ャリアの中間部分に放射状に配設され、前記中空孔に連
通する複数の横孔と、前記横孔に収容して前記キャリア
に回転自在に軸支され、前記固定リングに内接すると共
に、前記太陽ローラに接触して自転及び公転する複数の
遊星ローラとを備え、前記キャリアへの入力によって前
記太陽ローラから増速出力を得るトラクションドライブ
機構が構成されており、前記ハウジング内の前記固定リ
ングの外方近傍位置に、前記回り止め手段に設けた冷却
通路に連通する環状の冷却ジャケツトが設けられ、か
つ、前記冷却ジャケツトに連通し、前記ハウジングの前
端側に開口する排出孔が設けられていることを特徴とす
る。

作 用 上記の技術的手段において、機械主軸に連動連結された
前記キャリアが回転すると、前記遊星ローラが前記太陽
ローラに接触して公転しながら自転し、前記太陽ローラ
を経て前記高速スピンドルが増速回転する。伝達トルク
は、前記固定リングと前記太陽ローラとに挟まれた前記
遊星ローラの締め代によりそれぞれの接触部の半径方向
の圧接力を生じさせることにより、接触面間に介在する
潤滑油の湯膜を介して得られる。また、前記高速スピン
ドルの高速回転に伴う温度上昇は前記冷却ジャケットに
供給したクーラントにより抑制される。

実 施 例 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図面
は本発明を自動工具交換装置（ATC）用の増速スピンド
ル装置として実施した例を示している。

１は装置本体をなす筒状ハウジングで、内周面の中央部
にトラクションドライブ機構の固定リング２が嵌着固定
されている。該固定リング２の内周面には潤滑剤を貯留
するための環状溝３が設けられている。

前記筒状ハウジング１には機械本体40に対する回り止め
手段４が付設されている。回り止め手段４は、筒状ハウ
ジング１の外周から半径方向へ突設したアーム５と、該
アーム５に固着され前記筒状ハウジング１の中心線とほ
ぼ平行に延びる案内スリーブ６と、該案内スリーブ６に
摺動自在に嵌合され、ばね７により外方へ付勢されてい
る回り止めピン８と、該回り止めピン８に摺動自在に外
嵌され、ばね10により外方へ付勢されている摺動筒９と
から成り、該摺動筒９の後端に半径方向へ突出する係止
爪11が連設されている。係止爪11は後述するように入力
軸17をハウジング１に対して一定の姿勢に位置決めする
作用をなす。

12はトラクションドライブ機構の主要部分を組み込む筒
状のキャリアで、筒状ハウジング１内に固定リング２と
同心状に配設され、軸受13,14を介して回転自在に支持
されている。該キャリア12の前端部12a及び後端部12b
は、それぞれ筒状ハウジング１の両端に嵌着したカバー
15及び16の開口から突出しており、後端部12bにはテー
パシャンク19を備えた入力軸17が連結ボルト18により固
定連結されている。

入力軸17はテーパシャンク19の端部に自動工具交換装置
（ATC）の把持アームが係合するフランジ部20を有し、
該フランジ部20の外周部に機械主軸41のドライキー42が
係合するキー溝21が設けられていると共に、外周前側端
に前記係止爪11が係合する凹溝22が設けられていて、常
時は、ばね10により外方へ付勢にされている係止爪11が
凹溝22に係合し、入力軸17が筒状ハウジング１に対して
一定の姿勢に位置決めされるようになっている。一方、
凹溝22に対向するカバー16の外周部に切欠り部23が設け
られていて、第１図に示すように、機械主軸41に入力軸
17のテーパシャンク部19を嵌合した使用状態において
は、機械本体40の前端面に固着突設した平面視コ字形の
回り止めブロック43の係合凹部44に回り止めピン８が係
合し、筒状ハウジング１が機械本体40に対して回り止め
状態に支持されると同時に、摺動筒９がブロック43前端
に衝接し、ばね10に抗してアーム５側へ移動せしめら
れ、その後端の係止爪11が凹溝22から離脱して切欠き部
23に係合するようになっている。その結果、入力軸17が
筒状ハウジング１に対して回転自在の関係となり、前記
キャリア12が入力軸17を介して機械主軸41によって回転
可能になる。

25は高速スピンドルで、キャリア12の前端から後端に向
けて穿設した軸方向へ延びる中空孔26内に嵌入し、軸受
27,28及び29を介して回転自在に軸支されている。該高
速スピンドル５の前端突出部には工具ホルダ30が装着さ
れ、後端部にはトラクションドライブ機構の太陽ローラ
31が連設されている。一方、キャリア12の中間部分には
その外周面から中心部へ向けて半径方向へ延び、かつ中
空孔26に連通する３つの横孔32が穿設されている。該横
孔32は後述するトラクションドライブ機構の遊星ローラ
33を収容するために設けられるもので、図示の実施例で
は、第２図に示すように、周方向へ120度ずつ位相を異
にして放射状に配設されている。

33はトラクションドライブ機構の遊星ローラで、３つの
遊星ローラ33が固定リンク２と太陽ローラ31との間にお
いて周方向へ120度ずつ位相を異にして配設され、か
つ、固定リング２の内周面と太陽ローラ31の外周面に摺
接してトラクションドライブ機構が構成される。各遊星
ローラ33は、横孔32に個別的に離隔して収容され、キャ
リア12に嵌挿しその軸線と平行に配置された支持ピン34
にニードル軸受35を介して回転自在に軸支されている。
そして、固定リング２と太陽ローラ31とに挟まれた遊星
ローラ33の締め代によりそれぞれの接触部に半径方向の
圧接力を生じさせ、この圧力による摩擦力で動力を伝達
するトラクションドライブ機構が構成されている。この
際、筒状ハウジング１に対する固定リング２の嵌合をし
まりばめとすることによって、固定リング２が求心的な
圧縮応力を受けるようにすると、遊星ローラ33の締め代
の変動が少なく、安定したトルク伝達が得られる。

36,37は筒状ハウジング１内の固定リング２の外方近傍
位置に設けた冷却ジャケットである。両ジャケット36,3
7は環状に形成され、周方向へ適当間隔をおいて配設し
た連通孔38を介して互いに連通している。前側のジャケ
ット36は筒状ハウジング１の前端側、すなわちカバー15
の前端面に開口する排出孔39に連通している。一方、後
側のジャケット37は通孔45を介して案内スリーブ６の中
空孔46に連通し、更に、回り止めピン８に貫設した通孔
47に連通しており、第１図に示すように、使用状態にお
いて通孔47が回り止めブロック43に設けたクーラント供
給口48に接続され、該供給口48を通じて供給されるクー
ラントが通孔47,中空孔46及び通孔45を経て冷却ジャケ
ット37に流入するようになっている。冷却ジャケット37
に供給されたクーラントは連通孔38を通じて冷却ジャケ
ット36に流入し、該冷却ジャケット36から排出孔39を通
じてハウジング１の前方へ排出される。排出孔39から排
出されたクーラントは工具ホルダ30に保持した工具（図
示せず）の冷却に利用できる。

上記構成において、キャリア12が入力軸17を介し機械主
軸41に連動して回転すると、３つの遊星ローラ33が太陽
ローラ31の周りに公転しながら自転し、各遊星ローラ33
と太陽ローラ31との接触面間に介在する潤滑油により形
成される油膜を介して太陽ローラ31に動力が伝達され、
太陽ローラ31を経て高速スピンドル25が増速回転せしめ
られる。したがって、高速スピンドル25先端の工具ホル
ダ30に取り付けた切削工具（図示せず）が高速回転す
る。

一方、高速スピンドル25の高速回転に伴う摩擦熱で固定
リング２が温度上昇するのを、冷却ジャケット36,37に
供給したクーラントにより抑制し、固定リング２が温度
上昇により膨脹して、遊星ローラ33に対する締め代が小
さくなるのを防止している。

発明の効果 以上説明したように、本発明の増速スピンドル装置は、
増速手段であるトラクションドライブ機構が上述のよう
な構成を有しているので、装置全体の剛性が大きく、特
に、前記トラクションドライブ機構の固定リング２が嵌
着固定される筒状ハウジグ１内の前記固定リング２の外
方近傍位置に、前記回り止め手段４に設けた冷却通路45
〜47に連通する冷却ジャケット36,37を設け、該ジャケ
ット36,37に供給したクーラントにより前記固定リング
２を冷却するようにしたから、高速回転に伴う温度上昇
により前記固定リング２が膨脹し、前記遊星ローラ33に
対する締め代が小さくなるのを有効に防ぐことができ
る。したがって、前記遊星ローラ33に対する締め代の変
動が少なく、安定した伝達トルクが得られる。また、冷
却ジャケット36,37に連通し、ハウジング１の前端側に
開口する排出孔39が設けられているので、該排出孔39を
通じて排出されるクーラントを高速スピンドル25に把持
した工具の冷却及び潤滑に利用できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は本発明に係る増
速スピンドル装置の縦断正面、第２図は第１図の２−２
線に沿う断面図である。 １……筒状ハウジング、２……固定リング ４……回り止め手段 12……キャリア、17……入力軸 25……高速スピンドル、26……中空孔 30……工具ホルダ、31……太陽ローラ 32……横孔、33……遊星ローラ 36,37……冷却ジャケット 38……連通孔、39……排出孔 40……機械本体、41……機械主軸 43……回り止めブロック

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機械本体（40）に対する回り止め手段
   （４）を備えた筒状ハウジング（１）と、 該ハウジング（１）内に回転自在に支持され、前端から
   後端に向けて軸方向へ延びる中空孔（26）を有し、後端
   に入力軸（17）が連結されている筒状のキャリア（12）
   と、 前記ハウジング（１）の内周に嵌着固定され、前記キャ
   リア（12）の外周に定間隔を隔てて同心状に配設されて
   いる固定リング（２）と、 前記キャリア（12）の中空孔（26）内に回転自在に軸支
   され、その前端突出部に工具把持手段（30）が設けられ
   ていると共に、後端部に太陽ローラ（31）が連結されて
   いる高速スピンドル（25）と、 前記キャリア（12）の中間部分に放射状に配設され、前
   記中空孔（26）に連通する複数の横孔（32）と、 前記横孔（32）に収容して前記キャリア（12）に回転自
   在に軸支され、前記固定リング（２）に内接すると共
   に、前記太陽ローラ（31）に接触して自転及び公転する
   複数の遊星ローラ（33）とを備え、 前記キャリア（12）への入力によって前記太陽ローラ
   （31）から増速出力を得るトラクションドライブ機構が
   構成されており、 前記ハウジング（１）内の前記固定リング（２）の外方
   近傍位置に、前記回り止め手段（４）に設けた冷却通路
   （45〜47）に連通する環状の冷却ジャケツト（36,37）
   が設けられ、かつ、前記冷却ジャケット（36,37）に連
   通し、前記ハウジング（１）の前端側に開口する排出孔
   （39）が設けられていることを特徴とする増速スピンド
   ル装置。
2. 【請求項２】前記冷却ジャケット（36,37）が複数設け
   られ、かつ、前記冷却ジャケット（36,37）を互いに連
   通する冷却通路（38）を有している請求項（１）記載の
   増速スピンドル装置。