KR101256263B1

KR101256263B1 - 스핀들 장치

Info

Publication number: KR101256263B1
Application number: KR1020107001454A
Authority: KR
Inventors: 오사무 이와사키; 요시후미 이나가키
Original assignee: 닛본 세이고 가부시끼가이샤
Priority date: 2007-07-24
Filing date: 2008-02-27
Publication date: 2013-04-19
Also published as: JPWO2009013912A1; TW200916239A; JP5110083B2; TWI441696B; KR20100050468A; WO2009013912A1

Abstract

하우징 (11) 에 대하여 상대 회전할 수 있게 배치된 회전축 (12) 은, 그 일단에 유체를 공급하기 위한 로터리 조인트 (21) 를 구비한다. 로터리 조인트 (21) 는, 회전축 (12) 에 형성된 복수의 유체 공급로 (30d, 30e) 와 각각 연통하는 복수의 유체 공급 구멍 (45, 46, 47) 을 갖고, 회전축 (12) 과 연결되는 회전 연결부 (44) 를 갖는다. 회전 연결부 (44) 는, 로터리 조인트 (21) 의 회전 기부 (29) 에 볼트 (37) 에 의해 체결되고, 회전 기부 (29) 로부터 축방향으로 분리할 수 있다. 이로써, 회전축 (12) 에 형성된 복수의 유체 공급로 (30d, 30e) 에 절삭액이나 압축 공기 등의 복수의 유체를 공급할 수 있어 메인터넌스성이 우수하고, 또한 용이하게 조립할 수 있는 로터리 조인트 (21) 를 구비한 주축 장치 (10) 를 제공한다.

Description

스핀들 장치{SPINDLE DEVICE}

본 발명은, 스핀들 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 회전축에 형성된 복수의 유체 공급로에 절삭액이나 압축 공기 등의 유체를 공급하는 로터리 조인트를 구비한 스핀들 장치에 관한 것이다.

종래, 공작 기계 본체의 공구 주축을 지지하는 스핀들 장치에서는, 공구 주축의 고속 회전에 따라, 주축 내에서 베어링 내륜에 유체를 공급하는 언더레이스 윤활 방식이 알려져 있다 (예를 들어 특허 문헌 1 참조). 특허 문헌 1 에 기재된 스핀들 장치 (200) 에서는, 도 10 에 나타내는 바와 같이, 회전축 (101) 이 복수의 베어링 (203) (203A, 203B, 203C, 203D) 에 의해 하우징 (202) 에 대하여 자유롭게 회전 운동할 수 있도록 지지되어 있다. 회전축 (201) 에는, 그 전단부에 공구 홀더 (204) 를 장착하기 위한 테이퍼 구멍 (201a) 이 형성되고, 또한, 축심에 테이퍼 구멍 (201a) 에 연통하는 축방향 구멍 (201b) 이 형성되어 있다. 이 축방향 구멍 (201b) 에는, 공구 홀더 (204) 를 탈착하기 위한 드로바 (205) 가 수용되어 있다.

드로바 (205) 에는, 일단이 테이퍼 구멍 (201a) 에 개구되는 공기 공급 구멍 (206) 이 드로바 (205) 의 축방향으로 형성되어 있다. 또한, 회전축 (201) 에는, 일단이 베어링 (203) (203A, 203B, 203C, 203D) 을 향해 개구되는 윤활유 공급용 구멍 (207) 이 축방향 및 반경 방향으로 형성되어 있다. 그리고, 회전축 (201) 의 반(反) 테이퍼 구멍측의 단부 (端部) 로부터 압축 공기 및 윤활유를 공급하여, 공기 공급 구멍 (206) 및 윤활유 공급용 구멍 (207) 을 통해 테이퍼 구멍 (201a) 및 베어링 (203) 에 각각 압축 공기 및 윤활유를 공급한다.

또한 다른 스핀들 장치로서, 공구 주축의 테이퍼 구멍과 공구 홀더의 테이퍼부의 밀착을 확인하기 위해서, 주축 내에서 유체를 공급하는 것이 제안되어 있다 (예를 들어 특허 문헌 2 참조). 특허 문헌 2 에 기재된 스핀들 장치 (300) 에서는, 도 11 에 나타내는 바와 같이, 회전축 (301) 에 유로 (302, 303) 를 형성함과 함께, 드로바 (304) 의 축심을 통과하여 축방향으로 형성된 유로 (305) 에 파이프 (306) 를 삽입 통과시켜 이중 구조의 유로를 형성하고, 유로 (302, 305) 를 통해 도시되지 않은 공구에 냉각용 냉각제를 공급하고, 유로 (303) 및 파이프 (306) 를 통해 테이퍼 구멍 (301a) 과 도시되지 않은 공구 홀더의 밀착 확인용 공기를 공급하고 있다.

또한, 도 12 에 확대하여 나타내는 바와 같이, 회전축 (301) 의 후단부에 접속된 로터리 조인트 (311) 를 구비한다. 로터리 조인트 (311) 는, 냉각제 공급구 (314) 및 밀착 확인용 공기 공급구 (315) 를 갖는 하우징 (313) 과, 구름 베어링 (316) 에 의해 하우징 (313) 내에 자유롭게 회전할 수 있도록 지지된 회전부 (317) 를 구비한다.

회전부 (317) 에는, 냉각제 공급구 (314) 에 연통하는 냉각제용 통로 (318) 와, 밀착 확인용 공기 공급구 (315) 에 연통하는 공기용 통로 (319) 가 축방향으로 형성되어 있다. 회전부 (317) 의 전단부는, 볼트 (320) 에 의해 회전축 (312) 의 후단부에 고정되어 있다. 이로써, 회전부 (317) 의 냉각제용 통로 (318) 및 공기용 통로 (319) 는, 각각 회전축 (312) 에 형성된 축방향 구멍 (321 및 322) 과 연통하고, 냉각제 공급구 (314) 로부터 공급되는 냉각제가 축방향 구멍 (321) 을 통해 공구에 공급되고, 밀착 확인용 공기 공급구 (315) 로부터 공급되는 밀착 확인용 공기가 축방향 구멍 (322) 을 통해 회전축 (301) 의 테이퍼 구멍에 공급된다.

특허문헌1:일본공개특허공보평6-206103호 특허문헌2:일본공개특허공보평10-225845호

그런데, 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2 에 기재된 스핀들 장치 (200, 300) 에서는, 모두 회전축 (201, 301) 및 드로바 (205, 304) 에, 소직경이고 긴 관통공을 축방향으로 형성하여 냉각제나 압축 공기의 공급 유로로 하고 있기 때문에, 유로의 가공이 곤란하고, 제작에 많은 시간과 비용을 필요로 하는 문제가 있었다. 또한, 특허 문헌 2 에 기재된 스핀들 장치 (300) 는, 드로바 (304) 의 축방향으로 형성된 유로 (305) 에 파이프 (306) 를 삽입 통과시켜 이중 구조의 공급 유로로 되어 있기 때문에, 유로 (305) 의 가공이 곤란한 것에 추가하여, 구조가 복잡해지는 문제가 있었다.

또한, 로터리 조인트 (311) 의 회전부 (317) 는, 선반 가공 등에 의해 성형된 일체 부품으로서, 볼트 (320) 에 의해 회전축 (301) 에 고정되어 있기 때문에, 회전부 (317) 에 형성된 냉각제용 통로 (318) 및 공기용 통로 (319) 와, 회전축 (301) 에 형성된 축방향 구멍 (321 및 322) 을 각각 연통시켜, 바꿔 말하면, 회전축 (301) 과 회전부 (317) 의 위상을 맞추어 고정시켜야 해서, 조립에 공정수를 필요로 하는 문제가 있었다. 또한, 회전부 (317) 가 일체 부품으로서 성형되어 있기 때문에, 예를 들어 회전축 (301) 과의 접합부나 통로 (318, 319) 의 출구 부근 등 회전부 (317) 의 전단부에만 문제가 있어도, 로터리 조인트 (311) 를 분해하여 회전부 (317) 전체를 교환할 필요가 있어, 메인터넌스상 개선의 여지가 있었다.

본 발명은, 전술한 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 회전축에 형성된 복수의 유체 공급로에 절삭액이나 압축 공기 등의 복수의 유체를 공급할 수 있어 메인터넌스성이 우수하고, 또한 용이하게 조립할 수 있는 로터리 조인트를 구비한 스핀들 장치를 제공하는 것에 있다. 또한 다른 목적은, 회전축을 유체가 통과하는 유로를 용이하게 또한 저비용으로 가공할 수 있고, 게다가 빌트인 모터의 로터 조립을 용이하게 한 스핀들 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 상기 목적은 하기 구성에 의해 달성된다.

(1) 하우징과,

그 하우징 내에서, 그 하우징에 대하여 상대 회전할 수 있게 배치되고, 일단에서 공구를 클램프할 수 있는 회전축과,

상기 회전축을 상기 하우징에 자유롭게 회전할 수 있도록 지지하는 베어링부와,

그 회전축의 타단측에 배치되고, 상기 회전축에 형성된 복수의 유체 공급로에 유체를 공급하는 로터리 조인트를 구비하는 스핀들 장치로서,

상기 로터리 조인트는, 상기 회전축의 복수의 유체 공급로와 각각 연통하는 복수의 유체 공급 구멍을 갖는 회전부를 구비하고, 그 회전부는 축방향으로 분리할 수 있는 것을 특징으로 하는 스핀들 장치.

(2) 상기 회전부는, 로터리 조인트의 하우징에 지지되는 회전 기부와, 그 회전 기부에 착탈할 수 있도록 볼트 체결되고, 상기 회전축과 연결되는 회전 연결부를 갖는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 에 기재된 스핀들 장치.

(3) 상기 회전 연결부에는, 상기 회전축의 단부 둘레면과 걸어 맞출 수 있는 비원형부가 형성되어 있고, 상기 회전부가 상기 회전축과 일체 회전할 수 있는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2) 에 기재된 스핀들 장치.

(4) 상기 회전 연결부는, 그 축방향 중심에 형성된 제 1 중심 구멍과, 그 제 1 중심 구멍과 공구측에서 연속되고, 그 제 1 중심 구멍보다 대직경인 제 2 중심 구멍과, 상기 제 1 중심 구멍의 주위에서, 상기 제 1 중심 구멍과 평행하게 축방향으로 연장되고, 제 2 중심 구멍에 개구되는 축방향 관통공을 구비하는 것을 특징으로 하는 (1) ∼ (3) 중 어느 하나에 기재된 스핀들 장치.

(5) 상기 비원형부는, 상기 제 1 중심 구멍에 형성되는 것을 특징으로 하는 (4) 에 기재된 스핀들 장치.

(6) 상기 하우징은, 스테이터가 장착되는 중간 하우징과, 상기 중간 하우징에 자유롭게 착탈할 수 있도록 체결되는 전측 하우징을 구비하고,

상기 회전축은, 상기 스테이터와 대향 배치되는 로터를 갖고,

상기 베어링부는, 상기 로터에 대하여 공구측에서 상기 회전축을 지지하는 제 1 베어링부와, 상기 로터에 대하여 반(反) 공구측에서 상기 회전축을 지지하는 제 2 베어링부를 갖고,

상기 하우징 내에는, 상기 제 2 베어링부의 베어링의 외륜이 내부에서 끼워지고, 외경이 상기 스테이터의 내경보다 작은 베어링 슬리브가 형성되어 있고,

상기 전측 하우징, 상기 회전축, 상기 로터, 상기 제 1 베어링부, 상기 제 2 베어링부, 및, 상기 다른 베어링 슬리브를 갖는 반(半) 조립체는, 상기 전측 하우징과 상기 중간 하우징의 체결을 해제함으로써, 상기 중간 하우징으로부터 상기 공구측으로 일체로 빼낼 수 있는 것을 특징으로 하는 (1) ∼ (5) 중 어느 하나에 기재된 스핀들 장치.

(7) 하우징과,

상기 하우징과 상기 회전축 사이에 배치되는 모터와,

상기 모터의 로터에 대하여 공구측에서 상기 회전축을 지지하는 제 1 베어링부와,

상기 모터의 로터에 대하여 반공구측에서 상기 회전축을 지지하는 제 2 베어링부와,

상기 제 1 베어링부와 상기 제 2 베어링부 사이에서, 상기 회전축에 착탈할 수 있도록 외부에서 끼워짐과 함께, 상기 모터의 로터가 외부에서 끼워지는 로터 슬리브를 갖고,

상기 회전축을 유체가 통과하는 유로가, 서로 끼워 맞추는 상기 회전축의 외주면과 상기 슬리브의 내주면 사이에 형성되는 공간을 포함하는 것을 특징으로 하는 스핀들 장치.

(8) 상기 로터는, 수축 끼워 맞춤에 의해 상기 로터 슬리브에 외부에서 끼워져 고정되는 것을 특징으로 하는 (7) 에 기재된 스핀들 장치.

(9) 상기 로터 슬리브의 주위에는, 외주면에 1 쌍의 테이퍼면을 갖는 테이퍼 링과, 그 테이퍼 링의 각 테이퍼면과 각각 걸어 맞추는 1 쌍의 협착 링을 갖고, 축선 방향으로 압압함으로써 축경력(縮徑力) 을 발생시키는 체결 기구가 배치되고,

상기 로터 슬리브는, 상기 체결 기구에 의해 상기 회전축에 외부에서 끼워져 고정되는 것을 특징으로 하는 (7) 또는 (8) 에 기재된 스핀들 장치.

본 발명의 스핀들 장치에 의하면, 로터리 조인트에 형성된 복수의 유체 공급 구멍을 회전축의 복수의 유체 공급로와 각각 연통시켜, 그 복수의 유체 공급로에 유체를 공급한다. 로터리 조인트는, 축방향으로 분리할 수 있는 회전부를 구비하기 때문에, 회전축과 접속되는 로터리 조인트의 회전부에 문제가 발생했을 때, 로터리 조인트를 분해하여 회전부 전체를 교환하지 않고, 회전부의 일부를 떼어내 교환하거나 하여 용이하게 메인터넌스할 수 있다. 또한, 복수의 유체 공급 구멍을 갖는 회전부를 분리하여 제작할 수 있기 때문에, 복수의 유체 공급 구멍을 용이하게 가공할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 회전축을 통과하여 유체를 통과시키는 유로가, 서로 끼워 맞추는 회전축의 외주면과, 로터를 구비하는 로터 슬리브의 내주면 사이에 형성되는 공간을 포함하여 구성되기 때문에, 가공이 곤란한 소직경이고 긴 관통공의 가공이 불필요해져, 회전축을 유체가 통과하는 유로를 용이하게 또한 저비용으로 가공할 수 있다. 이로써, 간단한 구성의 유로를 갖는 저렴한 스핀들 장치가 얻어진다. 또한 로터 슬리브 및 로터는, 일체로 조립된 상태에서 회전축에 자유롭게 착탈할 수 있도록 고정되기 때문에, 용이하게 분해할 수 있어 메인터넌스성이 대폭 향상된다.

도 1 은, 본 발명의 제 1 실시형태인 스핀들 장치의 종단면도이다.
도 2 는, 도 1 에 있어서의 로터리 조인트의 확대도이다.
도 3 은, 도 1 에 있어서의 A 로 둘러싸인 원 부분의 확대도이다.
도 4 는, 본 발명의 회전축과 로터 슬리브 사이의 유로의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 5 는, 복수의 유체 공급로를 구성하는 스핀들 장치의 변형예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6 은, 본 발명의 제 2 실시형태인 스핀들 장치의 종단면도이다.
도 7 은, 본 발명의 제 3 실시형태인 스핀들 장치의 종단면도이다.
도 8 은, 본 발명의 효과를 확인하기 위한 시험 장치의 개략도이다.
도 9 의 (a) 는, 도 8 의 축 단부의 확대도이고, (b) 는 심의 삽입 위치를 나타내는 도면이다.
도 10 은, 종래의 스핀들 장치의 종단면도이다.
도 11 은, 종래의 다른 스핀들 장치의 종단면도이다.
도 12 는, 종래의 로터리 조인트의 종단면도이다.

이하, 본 발명에 관련된 스핀들 장치의 각 실시형태를 도면에 기초하여 상세히 설명한다.

(제 1 실시형태)

도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태인 스핀들 장치의 종단면도, 도 2 는 도 1 에 있어서의 로터리 조인트의 확대도, 도 3 은 도 1 에 있어서의 A 로 둘러싸인 원 부분의 확대도이다. 또한, 도 1 중, 상측 절반은 공구 언클램프 상태를 나타내고, 하측 절반은 공구 클램프 상태를 나타낸다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 스핀들 장치 (10) 는, 하우징 (11) 과, 하우징 (11) 내에서, 하우징 (11) 에 대하여 상대 회전할 수 있게 배치되는 회전축 (12) 과, 하우징 (11) 과 회전축 (12) 사이에 배치되는 모터 (61) 와, 모터 (61) 의 로터 (63) 에 대하여 공구측 (일단측) 에서 회전축 (12) 을 자유롭게 회전할 수 있도록 지지하는 제 1 베어링부 (13) 와, 로터 (63) 에 대하여 반공구측 (타단측) 에서 회전축 (12) 을 자유롭게 회전할 수 있도록 지지하는 제 2 베어링부 (14) 와, 제 1 베어링부 (13) 와 제 2 베어링부 (14) 사이에서, 회전축 (12) 에 착탈할 수 있도록 외부에서 끼워지는 로터 슬리브 (15) 와, 회전축 (12) 의 반공구측의 단부에 배치 형성되고, 유압에 의해 회전축 (12) 에 언클램프력을 부여하는 유압 언클램프 기구부 (32) 와, 회전축 (12) 에 유체를 공급하는 로터리 조인트 (21) 를 구비한다.

하우징 (11) 은, 공작 기계 본체에 장착되고, 제 1 베어링부 (13) 를 통해 회전축 (12) 의 전부를 자유롭게 회전할 수 있도록 지지하는 전측 하우징 (11a) 과, 제 2 베어링부 (14) 를 통해 회전축 (12) 의 후부를 자유롭게 회전할 수 있도록 지지하는 후측 하우징 (11c) 과, 전측 하우징 (11a) 및 후측 하우징 (11c) 사이에 배치된 중간 하우징 (11b) 을 구비한다. 후측 하우징 (11c) 에는, 후측 하우징 (11c) 에 대하여 축방향으로 자유롭게 슬라이딩할 수 있는 베어링 슬리브 (70) 가 내부에서 끼워져 있다. 또한, 전측 하우징 (11a) 의 전단에는, 앞뚜껑 (16) 및 프론트 커버 (17) 가 형성된다.

하우징 (11) 의 중간 하우징 (11b) 과, 회전축 (12) 의 축방향 중간부 (12a) 사이에는, 모터 (61) 가 내장되어 있다. 모터 (61) 의 스테이터 (62) 는, 중간 하우징 (11b) 에 내부에서 끼워져 고정된다. 또한, 스테이터 (62) 와 대향 배치되는, 모터 (61) 의 로터 (63) 는, 로터 슬리브 (15) 에 수축 끼워 맞춤에 의해 외부에서 끼워져 고정되어 있다. 로터 슬리브 (15) 는, 그 양 단부가 후술하는 체결 기구 (50) 에 의해 회전축 (12) 의 축방향 중간부 (12a) 에 외부에서 끼워져 고정된다.

제 1 베어링부 (13) 및 제 2 베어링부 (14) 는, 복수 (제 1 베어링부 (13) 는 4 개, 제 2 베어링부 (14) 는 2 개) 의 앵귤러 볼 베어링 (26) 을 구비한다. 앵귤러 볼 베어링 (26) 은, 하우징 (11) 의 전측 하우징 (11a) 및 베어링 슬리브 (70) 에 내부에서 끼워지는 외륜 (22), 회전축 (12) 에 외부에서 끼워지는 내륜 (23), 및 외륜 (22) 및 내륜 (23) 사이에 배치되는 전동체 (轉動體) 인 볼 (24) 을 각각 구비하고, 복수의 간좌(間座) (25) 에 의해 축방향으로 규제되어 있다. 또한, 제 1 베어링부 (13) 및 제 2 베어링부 (14) 로는 앵귤러 볼 베어링을 사용하고 있지만, 여러 가지 베어링을 임의로 조합하여 사용할 수 있다.

회전축 (12) 의 축심을 통과하여 형성된 축방향 구멍 (27) 에는, 회전축 (12) 에 대하여 축방향으로 상대 이동할 수 있도록 장착되는 드로바 (30) 와, 드로바 (30) 가 공구 홀더 (18) 를 축방향 안쪽으로 끌어들이도록, 드로바 (30) 에 외장되고, 축방향에 있어서 회전축 (12) 과 드로바 (30) 의 대직경부 (30a) 사이에 압축 가능하게 배치되는 스프링 (31) 이 배치된다. 또한, 스프링 (31) 으로는 접시 스프링을 사용하고 있지만, 코일 스프링이나 나선 접시 스프링 등을 사용해도 된다.

드로바 (30) 의 선단에는, 공구 홀더 (18) 를 클램프하는 콜릿부 (20) 가 형성되어 있고, 이 공구 홀더 (18) 는, 클램프 상태에서, 회전축 (12) 의 축방향 전부에 형성된 테이퍼 구멍 (19) 과 끼워 맞춘다. 또한, 드로바 (30) 의 후단에는, 언클램프할 때에 드로바 (30) 를 공구 홀더 (18) 측으로 압출하기 위한 유압 언클램프 기구부 (32) 가 배치 형성되어 있다.

유압 언클램프 기구부 (32) 는, 도 2 도 참조하여, 제 1 압력유 공급구 (33A) 와 제 2 압력유 공급구 (33B) 를 구비하는 실린더 (34) 와, 그 실린더 (34) 내에서 이동할 수 있게 끼워 맞추는 피스톤 (35) 을 구비한다. 도시되지 않은 유압 펌프로부터 공급되는 압력유를 제 1 압력유 공급구 (33A) 로부터 실린더 (34) 에 공급하면, 피스톤 (35) 이 도면 중 좌방향으로 이동하여 드로바 (30) 를 공구 홀더 (18) 측으로 압출하여 언클램프 상태로 한다. 또한, 제 2 압력유 공급구 (33B) 에 압력유를 공급하면, 피스톤 (35) 이 우방향으로 이동하여 드로바 (30) 가 공구 홀더 (18) 를 클램프한다.

또한, 회전축 (12) 의 전부 및 후부에는, 그 축방향 전단 및 후단으로부터 축방향 중심을 향해 형성되는 축방향 구멍 (41A, 41B) 과, 회전축 (12) 의 외주면과 각 축방향 구멍 (41A, 41B) 을 연통시키는 직경 방향 구멍 (42A, 42B) 이 형성되어 있다. 또한, 회전축 (12) 의 축방향 중간부 (12a) 의 외주면에는, 그 외주면에 있어서 직경 방향 구멍 (42A, 42B) 끼리를 연통시키도록 홈부 (43) 가 축방향으로 형성되어 있다. 또한, 회전축 (12) 의 전부에는, 전단으로부터 축방향 중심을 향해 형성되는 축방향 구멍 (41C) 과, 드로바 (30) 의 축방향 구멍 (30d) 과 축방향 구멍 (41C) 을 연통시키는 직경 방향 구멍 (42C) 이, 축방향 구멍 (41A) 및 직경 방향 구멍 (42A) 과 상이한 위상으로 형성되어 있다.

로터 슬리브 (15) 는, 회전축 (12) 에 형성된 홈부 (43) 를 덮도록 회전축 (12) 에 외부에서 끼워져 고정되어 있다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 로터 슬리브 (15) 의 양 단부 외주면에는 체결 기구 (50) 가 배치 형성되어, 로터 슬리브 (15) 를 회전축 (12) 의 외주면에 조여서 고정시킨다. 체결 기구 (50) 로는, 테이퍼 링 (51) 과, 1 쌍의 협착 링 (52) 을 갖는, 독일 링페다사가 제조하는 슈판링 (상품명) 이 알려져 있다. 테이퍼 링 (51) 은, 내주면 (51a) 의 내경이 로터 슬리브 (15) 의 외경과 동일한 치수를 갖고, 외주면에는, 경사 방향이 서로 상이한 1 쌍의 테이퍼면 (51b) 이 형성되어, 대략 산형으로 형성되어 있다. 1 쌍의 협착 링 (52) 은, 테이퍼 링 (51) 의 테이퍼면 (51b) 과 동일한 각도의 테이퍼 내주면 (52a) 을 갖고, 테이퍼 링 (51) 의 테이퍼면 (51b) 과 걸어 맞추어져 있다. 1 쌍의 협착 링 (52) 은 볼트 (53) 에 의해 체결되어 있고, 그 볼트 (53) 에 의해 축선 방향으로 가압·압압된다.

이와 같은 체결 기구 (50) 는, 회전축 (12) 에 형성된 홈부 (43) 를 덮도록 하여 로터 슬리브 (15) 를 회전축 (12) 에 외부에서 끼운 후, 볼트 (53) 를 비틀어 넣어 1 쌍의 테이퍼 링 (51) 을 축방향으로 상대 이동 (접근) 시킨다. 이로써, 테이퍼면 (51b) 의 작용에 의해 반경 방향 조임력 (축경력(縮徑力)) 을 발생시켜 로터 슬리브 (15) 를 조인다. 이로써, 로터 슬리브 (15) 의 내주면이 축경되어 회전축 (12) 의 외주면에 밀착, 고정됨과 함께, 회전축 (12) 의 외주면과 로터 슬리브 (15) 의 내주면 사이를 밀봉한다.

따라서, 회전축 (12) 의 홈부 (43) 와 로터 슬리브 (15) 의 내주면 사이에 형성되는 공간 내를 유체가 통과하고, 회전축 (12) 을 유체가 통과하는 유로 (제 2 유체 공급로) (40) 는, 이 홈부 (43) 와 로터 슬리브 (15) 의 내주면 사이의 공간, 및, 축방향 구멍 (41A, 41B), 직경 방향 구멍 (42A, 42B) 으로 구성된다. 또한, 로터 슬리브 (15) 와 회전축 (12) 사이에서, 홈부 (43) 의 축방향 외측에는 O 링 (54) 이 배치되어 있고, 양자간의 간극을 시일하고 있다. 또한, 회전축 (12) 의 축방향 중간부 (12a) 는, 홈부 (43) 를 형성하는 대신에, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 그 외주면 전체를 로터 슬리브 (15) 의 내주면보다 소직경으로 하여, 회전축 (12) 과 로터 슬리브 (15) 사이에 원주 방향으로 연속되는 고리형 공간 (S) 을 구성해도 된다. 또한, 홈부 (43) 나 고리형 공간 (S) 은, 로터 슬리브 (15) 의 내주면을 가공함으로써 구성해도 된다.

회전축 (12) 의 로터 (63) 보다 반공구측에는, 제 2 베어링부 (14), 제 2 베어링부 (14) 와 끼워 맞추는 베어링 슬리브 (70), 속도 센서 (71) 를 구성하는 피검출부 (72), 이 피검출부 (72) 와 함께 제 2 베어링부 (14) 의 베어링 (26) 의 내륜 (23) 을 고정시키는 너트 (73) 등이 장착되어 있고, 모두 스테이터 (63) 의 내경보다 작게 설정되어 있다.

전측 하우징 (11a) 은, 도시되지 않은 볼트에 의해 중간 하우징 (11b) 에 자유롭게 착탈할 수 있도록 체결되어 있고, 이 볼트의 체결을 해제함으로써, 제 1 베어링부 (13) 가 삽입된 전측 하우징 (11a), 드로바 (30) 가 삽입된 회전축 (12), 로터 (63), 제 2 베어링부 (14), 베어링 슬리브 (70) 등으로 이루어지는 반조립체 (U) 는, 중간 하우징 (9) 으로부터 일체로 빼낼 수 있다.

또한, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 유압 언클램프 기구부 (32) 의 후단에는, 로터리 조인트 (21) 가 실린더 (34) 의 내주면 (36) 과 인롱(印籠) 끼워 맞춤에 의해 연결되어 있다. 로터리 조인트 (21) 는, 제 2 유체인 공기가 공급되는 착좌(着座) 공기 공급구 (38), 및 제 1 유체인 냉각제가 공급되는 냉각제 공급구 (39) 등의 복수의 공급구가 형성되고, 도시되지 않은 유체 공급원으로부터 유체 (공기, 냉각제) 가 공급된다.

로터리 조인트 (21) 는, 볼트 (37) 에 의해 로터리 조인트 (21) 의 회전 기부 (29) 에 고정되는 회전 연결부 (44) 를 구비한다. 회전 기부 (29) 는, 도시되지 않은 구름 베어링에 의해 로터리 조인트 (21) 의 하우징에 자유롭게 회전할 수 있도록 지지되어 있다. 회전 연결부 (44) 는, 볼트 (37) 를 떼어냄으로써, 로터리 조인트 (21) 의 하우징에 삽입되어 있는 회전 기부 (29) 로부터 용이하게 분리할 수 있고, 유압 언클램프 기구부 (32) 의 피스톤 (35) 의 중심 구멍 내에 삽입되어 있다. 또한, 회전 기부 (29) 와 회전 연결부 (44) 가 회전부를 구성한다.

회전 기부 (29) 는, 냉각제 공급구 (39) 로부터의 냉각제가 공급되는 냉각제 구멍 (81) 과, 착좌 공기 공급구 (38) 로부터의 공기가 공급되는 공기 구멍 (82) 을 구비하고, 냉각제 구멍 (81) 은, 공구측으로 연장되는 돌출부 (83) 에 개구되어 있다.

또한, 회전 연결부 (44) 는, 그 축방향 중심에 형성되고, 회전 기부 (29) 의 돌출부 (83) 가 삽입되는 제 1 중심 구멍 (46) 과, 제 1 중심 구멍 (46) 과 공구측에서 연속되고, 제 1 중심 구멍 (46) 보다 대직경인 제 2 중심 구멍 (45) 과, 제 1 중심 구멍 (46) 의 주위에서, 제 1 중심 구멍 (46) 과 평행하게 축방향으로 연장되고, 제 2 중심 구멍 (45) 에 개구되는 축방향 관통공 (47) 을 구비한다.

냉각제 구멍 (81) 은, 제 1 중심 구멍 (46) 을 통해, 회전축 (12) 의 제 1 유체 공급로 (84) 를 구성하는 드로바 (30) 의 축심에 형성된 소직경 구멍 (30d) 에 접속된다. 공기 구멍 (82) 은, 축방향 관통공 (47) 및 제 2 중심 구멍 (45) 을 통해, 드로바 (30) 의 소직경 구멍 (30d) 의 주위에 형성된 구멍 (30e) 에 접속된다. 이 구멍 (30e) 은, 전술한 유로 (40) 와 함께, 회전축 (12) 의 제 2 유체 공급로 (85) 를 구성한다. 또한, 냉각제 구멍 (81) 과 제 1 중심 구멍 (46) 은, 로터리 조인트 (21) 의 제 1 유체 공급 구멍을 구성하고, 공기 구멍 (82) 과, 축방향 관통공 (47), 제 2 중심 구멍 (45) 은, 로터리 조인트 (21) 의 제 2 유체 공급 구멍을 구성한다.

제 1 중심 구멍 (46) 에는, 육각형이나 팔각형 등의 비원형부 (46a) 가 부분적으로 형성되어 있고, 드로바 (30) 의 후단부에 형성된, 대략 동일 형상의 외주면을 갖는 비원형 축부 (30c) 와 축방향으로 자유롭게 이동할 수 있도록 끼워 맞추어진다. 이로써, 모터 (61) 에 의해 구동되는 회전축 (12) 의 회전은, 서로 끼워 맞추는 비원형 축부 (30c) 와 비원형부 (46a) 의 끼워 맞춤을 통해 회전 연결부 (44) 및 회전 기부 (29) 를 회전시킨다.

제 1 중심 구멍 (46) 의 비원형부 (46a) 보다 공구측 부분은, 원통 형상으로 형성되어 있고, 드로바 (30) 의 소직경측 통부 (30f) 와 축방향으로 자유롭게 이동할 수 있도록 끼워 맞추어지고, 제 2 중심 구멍 (45) 은, 드로바 (30) 의 소직경측 통부 (30f) 보다 공구측에 형성된 대직경측 통부 (30b) 와 축방향으로 자유롭게 이동할 수 있도록 끼워 맞추어진다. 또한, 이 제 1 중심 구멍 (46) 과 소직경측 통부 (30f) 사이, 및, 제 2 중심 구멍 (45) 과 대직경측 통부 (30b) 사이에는, O 링이나 U 패킹 등의 시일 부재 (48, 49) 가 배치 형성되어 있다.

따라서, 회전 연결부 (44) 에 단차 구멍 (제 1 중심 구멍 (46) 및 제 2 중심 구멍 (45)) 을 형성함과 함께, 드로바 (30) 를 단차 축으로 하여 서로 끼워 맞춤으로써, 로터리 조인트 (21) 의 복수의 유체 공급 구멍과, 회전축 (12) 의 복수의 유체 공급로 (84, 85) 를 동시에 연통시켜 연결할 수 있다.

이로써, 복수의 유체는, 각각 독립된 유로를 통과하여 공급된다. 또한, 시일 부재 (48, 49) 는, O 링이나 U 패킹에 한정되지 않고, 또한, 재료도 불소 고무, 아크릴 고무, 니트릴 고무 등 적절한 재료를 사용할 수 있다.

이로써, 로터리 조인트 (21) 의 냉각제 공급구 (39) 로부터 공급된 냉각제 액은, 회전 기부 (29) 의 냉각제 구멍 (81), 회전 연결부 (44) 의 제 1 중심 구멍 (46), 제 1 유체 공급로 (84) 를 구성하는, 드로바 (30) 의 축심을 통과하는 소직경 구멍 (30d) 을 통과하여 공구 홀더 (18) 에 공급되고 공구에 분출된다.

또한, 로터리 조인트 (21) 의 착좌 공기 공급구 (38) 로부터 공급되는 공기는, 회전 기부 (29) 의 공기 구멍 (82), 회전 연결부 (44) 의 축방향 관통공 (47) 및 제 2 중심 구멍 (45), 제 2 유체 공급로를 구성하는, 드로바 (30) 의 구멍 (30e), 유로 (40) (축방향 구멍 (41B), 직경 방향 구멍 (42B), 홈부 (43) 와 로터 슬리브 (15) 의 내주면 사이에 형성되는 공간, 직경 방향 구멍 (42A), 축방향 구멍 (41A)) 의 순으로 통과하고, 스핀들 장치 (10) 의 전단부에 형성된 착좌 검출 노즐 (28) 에 공급되어, 그 압력 변화에 의해 공구의 착좌가 정상적으로 이루어진 것을 검출한다.

또한, 유체는 냉각제 액이나 공기에 한정되지 않고, 축방향 구멍 (41A, 41B) 으로부터 각각의 제 1 베어링부 (13), 제 2 베어링부 (14) 에 연통하는 직경 방향 구멍 (도시 생략) 을 형성하고, 로터리 조인트 (21) 를 통해 윤활유을 공급하여 제 1 베어링부 (13), 제 2 베어링부 (14) 를 윤활할 수도 있다. 또한, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 축방향 구멍 (41A, 41B), 직경 방향 구멍 (42A, 42B), 및 홈부 (43) 를 복수 세트, 회전축 (12) 의 원주 방향으로 이간시켜 나란하게 형성한 복수의 유로 (40, 40') 에 의해, 종류가 상이한 유체 (예를 들어 절삭액, 압축 공기, 윤활유) 를 동시에 상이한 부위에 공급할 수 있다. 이 경우, 인접하는 유로 (40) 사이에 형성되는 유로 (40') 는, 드로바 (30) 의 소직경 구멍 (30d) 과 유로 (40') 의 직경 방향 구멍 (42B) 을 연통함으로써 구성된다.

따라서, 본 실시형태의 스핀들 장치 (10) 에 의하면, 로터리 조인트 (21) 의 하우징에 자유롭게 회전할 수 있도록 지지되는 회전 기부 (29) 로부터, 축방향으로 분리할 수 있는 회전 연결부 (44) 에 의해, 로터리 조인트 (21) 에 형성된 제 1 및 제 2 유체 공급 구멍과, 회전축 (12) 에 형성된 제 1 및 제 2 유체 공급로 (84, 85) 를, 각각 연통시켜 유체를 공급하도록 했기 때문에, 로터리 조인트 (21) 의 회전부에 문제가 발생하거나 할 때에, 로터리 조인트 (21) 를 분해하여 회전부 전체를 교환하지 않고, 회전 연결부 (44) 만을 떼어내 용이하게 메인터넌스할 수 있다. 또한, 회전 연결부 (44) 를 제작할 때, 회전 연결부 (44) 를 개별적으로 제작할 수 있기 때문에, 복수의 구멍 (45, 46, 47) 을 용이하게 가공할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 스핀들 장치 (10) 에 의하면, 로터리 조인트 (21) 의 하우징은, 장착 볼트 (90) 를 떼어냄으로써 회전 연결부 (44) 는 드로바 (30) 로부터 축방향으로 분리되고, 로터리 조인트 (21) 전체를 유압 언클램프 기구부 (32) 로부터 분리할 수 있어 로터리 조인트만 고장난 경우, 메인터넌스가 매우 용이해진다.

또한, 회전 연결부 (44) 의 제 1 중심 구멍 (46) 에 형성한 비원형부 (46a) 에, 드로바 (30) 의 비원형 축부 (30c) 를 삽입하여 걸어 맞춤으로써, 용이하게 회전축 (12) 의 복수의 유체 공급로 (84, 85) 와 로터리 조인트 (21) 의 복수의 유체 공급 구멍을 연통시키고, 또한 일체 회전할 수 있게 연결할 수 있다.

또한, 회전부가, 로터리 조인트 (21) 의 하우징에 지지되는 회전 기부 (29) 와, 회전축 (12) 과 연결되는 회전 연결부 (44) 를 구비하고, 회전 연결부 (44) 가 회전 기부 (29) 에 착탈할 수 있게 볼트 체결되도록 하면, 회전 연결부 (44) 를 용이하게 회전 기부 (29) 로부터 떼어낼 수 있어, 메인터넌스성이 대폭 향상된다. 또한, 회전 연결부 (44) 에 비원형부 (46a) 를 형성하고, 비원형부 (46a) 에 드로바 (30) 를 삽입하여 단부 둘레면과 걸어 맞추고, 회전 연결부 (44) 와 드로바 (30) 가 일체 회전할 수 있게 연결되기 때문에, 드로바 (30) 의 비원형 축부 (30c) 를 회전 연결부 (44) 의 비원형부 (46a) 에 삽입하여, 회전 연결부 (44) 와 회전축 (12) 의 위상 맞춤이 용이하게 이루어진다.

또한, 회전 연결부 (44) 는, 그 축방향 중심에 형성된 제 1 중심 구멍 (46) 과, 제 1 중심 구멍 (46) 과 공구측에서 연속되고, 제 1 중심 구멍 (46) 보다 대직경인 제 2 중심 구멍 (45) 과, 제 1 중심 구멍 (46) 의 주위에서, 제 1 중심 구멍 (46) 과 평행하게 축방향으로 연장되고, 제 2 중심 구멍 (45) 에 개구되는 축방향 관통공 (47) 을 구비한다. 이로써, 회전축 (12) 의 복수의 유체 공급로 (84, 85) 와, 회전 연결부 (44) 를 구비한 로터리 조인트 (21) 의 복수의 유체 공급 구멍을 용이하게 연통시킬 수 있고, 회전 연결부 (44) 를 통해 복수의 유체가 독립적으로 공급된다.

또한, 비원형부 (46a) 는, 제 1 중심 구멍 (46) 에 형성되기 때문에, 회전 연결부 (44) 의 축방향 길이를 길게 하지 않고, 회전 연결부 (44) 와 드로바 (30) 를 일체 회전할 수 있게 한다.

또한, 본 실시형태의 스핀들 장치 (10) 에 의하면, 제 1 베어링부 (13), 및 제 2 베어링부 (14) 사이에서, 회전축 (12) 에 외부에서 끼워지는 로터 슬리브 (15) 를 갖고, 회전축 (12) 을 유체가 통과하는 유로 (40) 가, 서로 끼워 맞추는 회전축 (12) 의 외주면과 로터 슬리브 (15) 의 내주면 사이에 형성되는 공간을 포함하기 때문에, 가공이 곤란한 소직경이고 긴 관통공의 가공이 불필요해지고, 회전축 (12) 을 유체가 통과하는 유로 (40) 를 용이하게 또한 저비용으로 가공할 수 있어, 간단한 구성의 유로 (40) 를 가진 저렴한 것이 된다. 또한, 모터 빌트인 타입의 로터 (63) 가 외부에서 끼워진 로터 슬리브 (15) 를 사용하여 유로 (40) 를 구성하기 때문에, 부품 점수를 증가시키지 않고, 모터 (61) 를 외부에서 끼움으로써 축방향으로 길어지는 회전축 (12) 의 유로 (40) 를 용이하게 또한 저비용으로 가공할 수 있다.

또한, 회전축 (12) 을 유체가 통과하는 유로 (40) 의 일부인 공간이, 서로 끼워 맞추는 회전축 (12) 의 외주면과 로터 슬리브 (15) 의 내주면으로 이루어지고, 또한, 로터 슬리브 (15) 는 체결 기구 (50) 에 의해 회전축 (12) 에 자유롭게 착탈할 수 있도록 고정되기 때문에, 회전축 (12) 에 대하여 로터 (63) 를 로터 슬리브 (15) 와 함께 용이하게 착탈할 수 있어, 메인터넌스성이 대폭 향상된다.

또한, 로터 (63) 를 수축 끼워 맞춤에 의해 로터 슬리브 (15) 에 외부에서 끼워 고정시키면, 확실하게 고정시킬 수 있고, 또한 로터 (63) 와 로터 슬리브 (15) 를 실질적으로 1 부품으로서 용이하게 취급할 수 있다.

또한, 로터 슬리브 (15) 의 주위에, 외주면에 1 쌍의 테이퍼면 (51b) 을 갖는 테이퍼 링 (51) 과, 테이퍼 링 (51) 의 각 테이퍼면 (51b) 과 각각 걸어 맞추는 1 쌍의 협착 링 (52) 을 갖는 체결 기구 (50) 를 배치하고, 1 쌍의 협착 링 (52) 을 축선 방향으로 압압하였을 때에 발생하는 축경력에 의해 로터 슬리브 (15) 를 조여, 회전축 (12) 의 외주면과 로터 슬리브 (15) 의 내주면 사이를 밀봉하여 고정되도록 하면, 회전축 (12) 에 대하여 로터 슬리브 (15) 를 용이하게 착탈할 수 있다. 이로써, 회전축 (12) 의 외주면과 로터 슬리브 (15) 의 내주면 사이에 형성되는 공간 (유로) 에 이물질이 침입하는 등, 메인터넌스가 필요해진 경우, 로터 슬리브 (15) 를 용이하게 회전축으로부터 착탈하여 메인터넌스할 수 있다.

(제 2 실시형태)

도 6 은 본 발명의 제 2 실시형태인 스핀들 장치의 종단면도이다. 도 6 에 나타내는 바와 같이, 스핀들 장치 (100) 는, 하우징 (111) 과, 하우징 (111) 내에서, 하우징 (111) 에 대하여 상대 회전할 수 있게 배치되는 회전축 (112) 과, 하우징 (111) 과 회전축 (112) 사이에 배치되는 공구측의 복수 (본 실시형태에서는 2 개) 의 제 1 베어링부 (113) 및 반공구측의 복수 (본 실시형태에서는 2 개) 의 제 2 베어링부 (114) 와, 제 1 및 제 2 베어링부 (113, 114) 사이에서, 회전축 (112) 의 축방향 중간부 (112a) 에 외부에서 끼워지는 슬리브 (115) 를 구비한다.

하우징 (111) 은, 공작 기계 본체에 장착되고, 제 1 베어링부 (113) 를 통해 회전축 (112) 의 전부을 자유롭게 회전할 수 있도록 지지하는 전측 하우징 (111a) 과, 제 2 베어링부 (114) 를 통해 회전축 (112) 의 후부를 자유롭게 회전할 수 있도록 지지하는 후측 하우징 (111c) 과, 전측 하우징 (111a) 및 후측 하우징 (111c) 사이에 배치된 중간 하우징 (111b) 을 구비한다. 또한, 전측 하우징 (111a) 의 전단에는, 앞뚜껑 (116) 및 프론트 커버 (117) 가 형성된다.

회전축 (112) 은, 그 축방향 전부 및 후부에 축방향 중간부 (112a) 보다 소직경의 소직경 축부 (112b, 112c) 를 갖고, 소직경 축부 (112b) 에는 공구 홀더 (118) 를 장착하기 위한 테이퍼 구멍 (119) 이 형성된다. 또한, 소직경 축부 (112c) 에는, 회전축 (112) 을 구동하기 위해서, 벨트 (151) 가 현가 (懸架) 되는 풀리 (152) 가 외부에서 끼워져 고정되어 있고, 또한, 소직경 축부 (112c) 의 후단에는, 도시되지 않은 볼트 등에 의해 고정되는 원반 부재 (120) 를 개재하여 로터리 조인트 (121) 가 연결되어 있다.

각 베어링부 (113, 114) 는, 하우징 (111) 의 전측 하우징 (111a) 및 후측 하우징 (111c) 에 내부에서 끼워지는 외륜 (122), 회전축 (112) 의 소직경 축부 (112b, 112c) 에 외부에서 끼워지는 내륜 (123), 및 외륜 (122) 및 내륜 (123) 사이에 배치되는 전동체인 볼 (124) 을 각각 구비하고, 복수의 간좌 (125) 및 너트 (126) 에 의해 축방향으로 규제되어 있다. 또한, 베어링부 (113, 114) 로는 앵귤러 볼 베어링을 사용하고 있지만, 여러 가지 베어링을 임의로 조합하여 사용할 수 있다.

회전축 (112) 의 내부에는, 회전축 (112) 에 축방향으로 상대 이동할 수 있도록 장착되는 드로바 (130) 와, 드로바 (130) 가 공구 홀더 (118) 를 축방향 안쪽으로 끌어들이도록, 드로바 (130) 에 외장되고, 축방향에 있어서 회전축 (112) 과 드로바 (130) 의 대직경부 (130a) 사이에 압축 가능하게 배치되는 스프링 (131) 이 배치된다. 또한, 스프링 (131) 으로는 접시 스프링을 사용하고 있지만, 코일 스프링이나 나선 접시 스프링 등을 사용해도 된다.

드로바 (130) 의 선단에는, 볼 (132) 을 유지하여 공구 홀더 (118) 의 풀스터드 (118a) 를 클램프하는 콜릿부 (133) 가 형성되어 있다. 또한, 드로바 (130) 의 후단에는, 언클램프 바 (153) 가 소직경 축부 (112c) 에 형성된 개구 (154) 로부터 돌출되어 고정되어 있고, 공구 홀더 (118) 를 교환할 때에, 언클램프 바 (153) 를 축방향 전방으로 슬라이드 이동시켜, 드로바 (130) 를 공구 홀더 (118) 측으로 압출하고, 볼 (132) 을 테이퍼 구멍 (119) 의 후방에 위치하는 클램프 오목부 (112e) 에 이동시킨다.

또한, 회전축 (112) 의 전부 및 후부에는, 그 축방향 전단 및 후단으로부터 축방향 중심을 향해 형성되는 축방향 구멍 (141A, 141B) 과, 회전축 (112) 의 외주면과 각 축방향 구멍 (141A, 141B) 을 연통시키는 직경 방향 구멍 (142A, 142B) 이 형성되어 있다. 또한, 회전축 (112) 의 축방향 중간부 (112a) 의 외주면에는, 그 외주면에 있어서 직경 방향 구멍 (142A, 142B) 끼리를 연통시키도록 홈부 (143) 가 축방향으로 형성되어 있다.

슬리브 (115) 는, 회전축 (112) 에 형성된 홈부 (143) 를 덮도록 회전축 (112) 에 외부에서 끼워져 있고, 회전축 (112) 의 축방향 중간부 (112a) 의 외주면에 형성된 고리형 볼록부 (112f) 와 맞닿음으로써 축방향으로 위치 결정된다. 또한, 슬리브 (114) 와 회전축 (112) 사이에서, 홈부 (143) 의 축방향 외측에는, O 링 (144) 이 배치되어 있다. 이로써, 회전축 (112) 을 유체가 통과하는 유로 (140) 는, 축방향 구멍 (141A, 141B), 직경 방향 구멍 (142A, 142B), 및, 홈부 (143) 와 슬리브 (115) 의 내주면 사이에 형성되는 공간으로 구성된다.

또한, 회전축 (112) 의 후단에 고정된 원반 부재 (120) 에는, 중심에 형성된 중심 구멍 (145) 으로부터 복수로 분기되는 유체 분배 구멍 (146) 이 형성되고, 중심 구멍 (145) 은, 로터리 조인트 (121) 에 형성된 유체 공급구 (147) 와 연통한다.

이로써, 로터리 조인트 (121) 의 유체 공급구 (147), 원반 부재 (120) 의 중심 구멍 (145), 유체 분배 구멍 (146) 을 통과하여 공급되는 절삭액이, 유로 (140) 인 축방향 구멍 (141B), 직경 방향 구멍 (142B), 홈부 (143), 직경 방향 구멍 (142A), 축방향 구멍 (141A) 의 순으로 통과하고, 공구 홀더 (118) 에 형성된 절삭액 유로 (118b) 를 통해 공구 (150) 에 분출된다.

또한, 유체, 및 유체가 공급되는 소정의 부위는, 절삭액 및 절삭액 유로 (118b) 에 한정되는 경우는 없고, 축방향 구멍 (141A, 141B) 으로부터 각각의 베어링부 (113, 114) 에 연통하는 직경 방향 구멍 (도시 생략) 을 형성하고, 로터리 조인트 (121) 및 원반 부재 (120) 를 통해 윤활유를 공급하여 베어링부 (113, 114) 를 윤활할 수도 있다. 그리고 또한, 축방향 구멍 (141A) 으로부터 테이퍼 구멍 (119) 에 연통하는 유로 (도시 생략) 를 형성하고, 로터리 조인트 (121) 및 원반 부재 (120) 로부터 압축 공기를 공급하여 테이퍼 구멍 (119) 을 청소하도록 해도 된다.

또한, 축방향 구멍 (141A, 141B), 직경 방향 구멍 (142A, 142B), 및 홈부 (143) 를 복수 세트, 회전축 (112) 의 원주 방향으로 이간시켜 형성한 복수의 유로 (140) 에 의해, 종류가 상이한 유체 (예를 들어 절삭액, 압축 공기, 윤활유) 를 동시에 상이한 부위에 공급할 수 있다.

본 실시형태의 스핀들 장치 (100) 에 의하면, 제 1 및 제 2 베어링부 (113, 114) 사이에서, 회전축 (112) 에 외부에서 끼워지는 슬리브 (115) 를 갖고, 회전축 (112) 을 유체가 통과하는 유로 (140) 가, 서로 끼워 맞추는 회전축 (112) 의 외주면과 슬리브 (115) 의 내주면 사이에 형성되는 공간을 포함하기 때문에, 가공이 곤란한 소직경이고 긴 관통공의 가공이 불필요해져, 회전축 (112) 을 유체가 통과하는 유로 (140) 를 용이하게 또한 저비용으로 가공할 수 있어, 간단한 구성의 유로를 가진 저렴한 것이 된다.

(제 3 실시형태)

다음으로, 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 스핀들 장치에 대하여 도 7 에 기초하여 설명한다. 또한, 제 2 실시형태와 동일 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하여 설명을 생략하거나 간략화한다.

본 실시형태의 스핀들 장치 (160) 는, 모터 빌트인식의 것으로서, 제 1 실시형태와 동일하게, 하우징 (111) 과, 하우징 (111) 내에서, 하우징 (111) 에 대하여 상대 회전할 수 있게 배치되는 회전축 (112) 과, 하우징 (111) 과 회전축 (112) 사이에 배치되는 공구측의 복수 (본 실시형태에서는 4 개) 의 제 1 베어링부 (113) 및 반공구측의 복수 (본 실시형태에서는 2 개) 의 제 2 베어링부 (114) 와, 복수의 베어링부 (113, 114) 사이에서, 회전축 (112) 의 축방향 중간부 (112a) 에 외부에서 끼워지는 슬리브 (115') 를 구비한다.

본 실시형태의 하우징 (111) 의 중간 하우징 (111b) 과, 회전축 (112) 의 축방향 중간부 (112a) 사이에는, 모터 (161) 가 내장되어 있고, 모터 (161) 의 스테이터 (162) 는 중간 하우징 (111b) 에 고정된다. 또한, 모터 (161) 의 로터 (163) 는, 슬리브 (115') 에 수축 끼워 맞춤에 의해 외부에서 끼워져 고정되어 있고, 즉, 슬리브 (115') 는 로터 슬리브를 구성한다.

또한, 이 로터 슬리브 (115') 도 제 2 실시형태와 동일하게, 회전축 (112) 에 형성된 홈부 (143) 와 함께 공간을 구성하고, 회전축 (112) 을 유체가 통과하는 유로 (40) 의 일부를 이룬다. 또한 본 실시형태에서는, 드로바 (130) 와 로터리 조인트 (121) 가 서로 결합되어 있고, 로터리 조인트 (121) 로부터 보내진 유체는, 드로바 (130) 의 축 중심부로부터 직경 방향 바깥쪽으로 천공된 축 구멍부 (164) 를 통과하여, 회전축 (12) 의 축방향 구멍 (141B) 에 공급된다. 또한, 소직경 축부 (112c) 의 내주면에는, 드로바 (130) 가 이동할 때에도 유체를 공급할 수 있도록, 소정의 축방향 폭을 가진 개구홈 (165) 이 축방향 구멍 (141B) 과 연통하도록 형성된다.

따라서, 본 실시형태의 스핀들 장치 (160) 에 의하면, 모터 빌트인 타입의 것에 사용되는 로터 슬리브 (115') 를 사용하여 유로 (140) 를 구성하기 때문에, 부품 점수를 증가시키지 않고, 모터 (161) 를 외부에서 끼움으로써 축방향으로 길어지는 회전축 (112) 의 유로 (140) 를 용이하게 또한 저비용으로 가공할 수 있다.

그 밖의 구성 및 작용에 대해서는 제 2 실시형태의 것과 동일하다.

또한 본 발명은, 전술한 각 실시형태에 한정되지 않고, 적절히 변형, 개량 등이 가능하다.

실시예

여기서, 제 3 실시형태의 스핀들 장치에 형성되는 유로를 공구 홀더의 밀착 확인을 실시하기 위한 공기 공급로로 하는 경우에, 간극 검지가 가능한지에 대하여 도 8 및 도 9 에 나타내는 장치를 사용하여 시험을 실시하였다.

시험 장치 (170) 는, 제 3 실시형태의 스핀들 장치 (160) 중, 유로를 구성하는 부분에 대하여 구성한 것으로서, 유로 (171) 는, 드로바 (172), 축 (173), 로터 (174) 에 의해 형성되고, 이들 부재는 축 (173) 을 장착 브래킷 (175) 에 고정시킴으로써 지지되어 있다. 또한, 축 (173) 의 선단에는 홀더 (176) 가 장착되고, 홀더 (176) 의 전방에는, 홀더 (176) 를 압압하는 클램프 부재 (177) 가 형성된다.

그리고, 도 9(b) 에 나타내는 바와 같이, 축 (173) 과 홀더 (176) 사이에, 판두께 (0.010 ㎜ ∼ 0.040 ㎜) 와 위상 (축 구멍에 대하여 0 도, 45 도, 90 도) 을 바꾸면서 폭 5 ㎜ 의 심 (178) 을 삽입함과 함께, 클램프 부재 (177) 로 홀더 (176) 를 클램프력 상당 하중으로 눌러서 실제의 클램프 상태로 하고, 축 (173) 에 장착한 마그넷 스탠드 (179) 에 고정되는 다이얼 게이지 (180) 로 실간극량 g 을 측정하였다.

이 상태에서, 공기 캐치 센서 (181) (SMC 사 제조) 를 통과시킨 공기를 드로바 (172) 의 후부로부터 공급하여 간극 검지를 실시하였다. 또한, 본 시험에서는, 축 (173) 의 선단부의 착좌용 구멍 (173a) 의 구멍 직경 (φA) 을 1.5 ㎜, 공기 압력계 (182) 의 압력값을 0.10 ㎫, 공기 캐치 센서 (181) 의 한계 설정값을 0.5 로 하여 실시되었다. 시험 결과를 표 1 에 나타낸다.

표 1 에 나타낸 바와 같이, 상기 조건에 있어서, 축 (173) 과 홀더 (176) 의 실간극량 g 가 0.010 ㎜ 이상이 되면 간극 검지가 확실하게 이루어짐을 알 수 있고, 공구 홀더의 밀착 확인으로서 충분히 이용할 수 있음이 확인되었다.

한편, 본 출원은, 2007년 7월 24일에 출원된 일본 특허 출원 (일본 특허출원 2007-192142), 2007년 8월 7일에 출원된 일본 특허 출원 (일본 특허출원 2007-205385) 에 기초한 것으로서, 그 내용을 여기에 참조로서 도입한다.

10, 100, 160 : 스핀들 장치
11, 111 : 하우징
12, 112 : 회전축
13, 113 : 제 1 베어링부 (베어링부)
14, 114 : 제 2 베어링부 (베어링부)
15, 115 : 로터 슬리브
21 : 로터리 조인트
29 : 회전 기부
30 : 드로바
30d : 소직경 구멍 (제 1 유체 공급로)
30e : 구멍 (제 2 유체 공급로)
40, 140 : 유로 (제 2 유체 공급로)
44 : 회전 연결부
45 : 제 2 중심 구멍 (제 2 유체 공급 구멍)
46 : 제 1 중심 구멍 (제 1 유체 공급 구멍)
46a : 비원형부
47 : 축방향 관통공 (제 2 유체 공급 구멍)
50 : 체결 기구
51 : 테이퍼 링
51b : 테이퍼면
52 : 협착 링
61 : 모터
63 : 로터

Claims

하우징과,
그 하우징 내에서, 그 하우징에 대하여 상대 회전할 수 있게 배치되고, 일단에서 공구를 클램프할 수 있는 회전축과,
상기 회전축을 상기 하우징에 자유롭게 회전할 수 있도록 지지하는 베어링부와,
그 회전축의 타단측에 배치되고, 상기 회전축에 형성된 복수의 유체 공급로에 유체를 공급하는 로터리 조인트와,
스핀들 장치의 전단부에 형성되고, 상기 복수의 유체 공급로중의 하나에서 공급되는 공기의 압력 변화에 의해 공구의 착좌가 정상적으로 이루어진 것을 검출하기 위한 착좌 검출 노즐을 구비하는 스핀들 장치로서,
상기 로터리 조인트는, 상기 회전축의 복수의 유체 공급로와 각각 연통하는 복수의 유체 공급 구멍을 갖는 회전부를 구비하고, 그 회전부는 축방향으로 분리할 수 있으며,
상기 회전부는, 로터리 조인트의 하우징에 자유롭게 회전할 수 있도록 지지되는 회전 기부와, 그 회전 기부에 착탈할 수 있도록 볼트 체결되고, 상기 회전축과 연결되는 회전 연결부를 갖는 것을 특징으로 하는 스핀들 장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 회전 연결부에는, 상기 회전축의 단부 둘레면과 걸어 맞출 수 있는 비원형부가 형성되어 있고, 상기 회전부가 상기 회전축과 일체 회전할 수 있는 것을 특징으로 하는 스핀들 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 회전 연결부는, 그 축방향 중심에 형성된 제 1 중심 구멍과, 그 제 1 중심 구멍과 공구측에서 연속되고, 그 제 1 중심 구멍보다 대직경인 제 2 중심 구멍과, 상기 제 1 중심 구멍의 주위에서, 상기 제 1 중심 구멍과 평행하게 축방향으로 연장되고, 제 2 중심 구멍에 개구되는 축방향 관통공을 구비하는 것을 특징으로 하는 스핀들 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 비원형부는, 상기 제 1 중심 구멍에 형성되는 것을 특징으로 하는 스핀들 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 하우징은, 스테이터가 장착되는 중간 하우징과, 상기 중간 하우징에 자유롭게 착탈할 수 있도록 체결되는 전측 하우징을 구비하고,
상기 회전축은, 상기 스테이터와 대향 배치되는 로터를 갖고,
상기 베어링부는, 상기 로터에 대하여 공구측에서 상기 회전축을 지지하는 제 1 베어링부와, 상기 로터에 대하여 상기 제 1 베어링부와는 반대측에서 상기 회전축을 지지하는 제 2 베어링부를 갖고,
상기 하우징 내에는, 상기 제 2 베어링부의 베어링의 외륜이 내부에서 끼워지고, 외경이 상기 스테이터의 내경보다 작은 베어링 슬리브가 형성되어 있고,
상기 전측 하우징, 상기 회전축, 상기 로터, 상기 제 1 베어링부, 상기 제 2 베어링부, 및, 상기 베어링 슬리브를 갖는 반조립체는, 상기 전측 하우징과 상기 중간 하우징의 체결을 해제함으로써, 상기 중간 하우징으로부터 상기 공구측으로 일체로 빼낼 수 있는 것을 특징으로 하는 스핀들 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 하우징과 상기 회전축 사이에 배치되는 모터와,
상기 모터의 로터가 외부에서 끼워지는 로터 슬리브를 구비하고,
상기 베어링부는, 상기 모터의 로터에 대하여 공구측에서 상기 회전축을 지지하는 제 1 베어링부와,
상기 모터의 로터에 대하여 상기 제 1 베어링부와는 반대측에서 상기 회전축을 지지하는 제 2 베어링부를 갖고,
상기 로터 슬리브는, 상기 제 1 베어링부와 상기 제 2 베어링부 사이에서, 상기 회전축에 착탈할 수 있도록 외부에서 끼워지고,
상기 회전축을 상기 공기가 통과하는 유로가, 서로 끼워 맞추는 상기 회전축의 외주면과 상기 슬리브의 내주면 사이에 형성되는 공간을 포함하는 것을 특징으로 하는 스핀들 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 로터는, 수축 끼워 맞춤에 의해 상기 로터 슬리브에 외부에서 끼워져 고정되는 것을 특징으로 하는 스핀들 장치.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 로터 슬리브의 주위에는, 외주면에 1 쌍의 테이퍼면을 갖는 테이퍼 링과, 그 테이퍼 링의 각 테이퍼면과 각각 걸어 맞추는 1 쌍의 협착 링을 갖고, 축선 방향으로 압압함으로써 축경력을 발생시키는 체결 기구가 배치되고,
상기 로터 슬리브는, 상기 체결 기구에 의해 상기 회전축에 외부에서 끼워져 고정되는 것을 특징으로 하는 스핀들 장치.