本發(fā)明涉及能夠保持刀具的主軸裝置及具有該主軸裝置的機(jī)床。

背景技術(shù)：

日本特許公開(kāi)公報(bào)第2008－137110號(hào)公開(kāi)了一種具有主軸裝置的機(jī)床。主軸裝置具有主軸、夾持機(jī)構(gòu)、牽引桿和彈簧。夾持機(jī)構(gòu)設(shè)于主軸的一端部，用于把持刀具。牽引桿與夾持機(jī)構(gòu)相連結(jié)。彈簧設(shè)于牽引桿周?chē)瑢?duì)牽引桿向主軸的另一端部側(cè)施力。

在牽引桿位于主軸的另一端部側(cè)時(shí)，夾持機(jī)構(gòu)能夠把持刀具。在牽引桿克服彈簧的施力移動(dòng)到主軸的一端部側(cè)時(shí)，夾持機(jī)構(gòu)能夠解除對(duì)刀具的把持。

在牽引桿移動(dòng)到主軸的一端部側(cè)時(shí)，彈簧收縮，彈簧的軸線方向中央部朝徑向外側(cè)擴(kuò)張。由此，在牽引桿與彈簧之間產(chǎn)生間隙。在牽引桿移動(dòng)到主軸的另一端部側(cè)，使夾持機(jī)構(gòu)把持著刀具時(shí)，彈簧雖然伸展，但未伸展至自由狀態(tài)。因此，在牽引桿與彈簧之間存在間隙。在主軸在把持刀具的狀態(tài)下高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于存在有間隙，因此彈簧會(huì)振動(dòng)。彈簧的振動(dòng)會(huì)傳遞給主軸，導(dǎo)致工件的加工精度降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供能夠抑制設(shè)置在牽引桿周?chē)膹椈烧駝?dòng)的主軸裝置及具有該主軸裝置的機(jī)床。

技術(shù)方案1的主軸裝置具有：主軸，其呈筒狀，能夠繞軸線旋轉(zhuǎn)，能夠在該主軸的一端部裝配刀具；牽引桿，其能夠在所述主軸的內(nèi)側(cè)沿軸向移動(dòng)；及彈簧，其位于所述牽引桿周?chē)瑢?duì)所述牽引桿向所述主軸的另一端部側(cè)施力，其中，所述彈簧具有小徑部或所述牽引桿具有大徑部，所述小徑部的內(nèi)徑小于所述彈簧的其他部分的內(nèi)徑，所述大徑部的直徑大于所述牽引桿的其他部分的直徑。

彈簧具有小徑部或牽引桿具有大徑部，因此，能夠抑制在彈簧收縮時(shí)在彈簧與牽引桿之間產(chǎn)生間隙。

技術(shù)方案2的主軸裝置的小徑部的至少一部分或大徑部的至少一部分位于彈簧的軸線方向中央處。小徑部或大徑部位于彈簧的最容易產(chǎn)生間隙的軸線方向中央處，因此，能夠可靠地抑制間隙產(chǎn)生。

技術(shù)方案3、4的主軸裝置在小徑部與彈簧的其他部分之間的邊界處具有臺(tái)階部。與以避免出現(xiàn)臺(tái)階部為目的使內(nèi)徑逐漸發(fā)生變化的制造彈簧的方法相比，制造具有臺(tái)階部的彈簧的方法較為容易。

技術(shù)方案5、6的主軸裝置的彈簧的其他部分具有截錐形狀部，該截錐形狀部的靠所述小徑部側(cè)的外徑小于該截錐形狀部的靠與所述小徑部所處那一側(cè)相反的一側(cè)的外徑。在將牽引桿插入彈簧時(shí)，截錐形狀部能夠引導(dǎo)牽引桿，因此，容易進(jìn)行組裝作業(yè)。

技術(shù)方案7的主軸裝置的彈簧包括螺旋彈簧。與使用碟簧等的情況相比，在使用螺旋彈簧的情況下，能夠削減制造費(fèi)用。

技術(shù)方案8的機(jī)床具有上述任一技術(shù)方案所述的主軸裝置。該機(jī)床能夠獲得與技術(shù)方案1～7同樣的效果。

附圖說(shuō)明

圖1是表示實(shí)施方式1的機(jī)床的立體圖。

圖2是表示主軸裝置的剖視圖。

圖3是表示牽引桿和螺旋彈簧的剖視圖。

圖4是表示將螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)的一部分變更后得到的變形例1的機(jī)床的牽引桿和螺旋彈簧的剖視圖。

圖5是表示將螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)的一部分變更后得到的變形例2的機(jī)床的牽引桿和螺旋彈簧的剖視圖。

圖6是表示實(shí)施方式2的機(jī)床的牽引桿和螺旋彈簧的剖視圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施方式1

下面，基于附圖說(shuō)明實(shí)施方式1的機(jī)床。在下面的說(shuō)明中使用附圖中用箭頭表示的上下、左右、前后。如圖1所示，機(jī)床100具有沿前后方向延伸的矩形的基座1。用于保持工件的工件保持部3設(shè)于基座1的上部靠前側(cè)的位置。工件保持部3能夠繞a軸和c軸旋轉(zhuǎn)，a軸以左右方向?yàn)檩S向，c軸以上下方向?yàn)檩S向。

用于支承后述的立柱4的支承臺(tái)2設(shè)于基座1的上部靠后側(cè)的位置。y軸方向移動(dòng)機(jī)構(gòu)10設(shè)于支承臺(tái)2的上部，能夠使移動(dòng)板16沿前后方向移動(dòng)。y軸方向移動(dòng)機(jī)構(gòu)10具有y軸螺桿12、y軸馬達(dá)13、軸承14和兩個(gè)沿前后方向延伸的導(dǎo)軌11。

導(dǎo)軌11設(shè)于支承臺(tái)2的上部的靠左側(cè)的位置和靠右側(cè)的位置。y軸螺桿12沿前后方向延伸，設(shè)于兩個(gè)導(dǎo)軌11之間。軸承14設(shè)于y軸螺桿12的前端部和中段部(省略圖示)。y軸馬達(dá)13與y軸螺桿12的后端部相連結(jié)。

螺母(省略圖示)隔著滾動(dòng)體(省略圖示)與y軸螺桿12螺紋接合。滾動(dòng)體例如為滾珠。多個(gè)滑動(dòng)件15以能夠滑動(dòng)的方式設(shè)于各導(dǎo)軌11。移動(dòng)板16沿水平方向延伸，與螺母和滑動(dòng)件15的上部相連結(jié)。在y軸馬達(dá)13旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)y軸螺桿12旋轉(zhuǎn)，從而，螺母沿前后方向移動(dòng)，移動(dòng)板16沿前后方向移動(dòng)。

x軸方向移動(dòng)機(jī)構(gòu)20設(shè)于移動(dòng)板16的上表面。x軸方向移動(dòng)機(jī)構(gòu)20能夠使立柱4沿左右方向移動(dòng)。x軸方向移動(dòng)機(jī)構(gòu)20具有x軸螺桿22、x軸馬達(dá)(省略圖示)、軸承23和兩個(gè)沿左右方向延伸的導(dǎo)軌21。

導(dǎo)軌21設(shè)于移動(dòng)板16的上表面的靠前側(cè)的位置和靠后側(cè)的位置。x軸螺桿22沿左右方向延伸，設(shè)于兩個(gè)導(dǎo)軌21之間。軸承23設(shè)于x軸螺桿22的左端部和中段部(省略圖示)。x軸馬達(dá)與x軸螺桿22的右端部相連結(jié)。

螺母(省略圖示)隔著滾動(dòng)體(省略圖示)與x軸螺桿22螺紋接合。多個(gè)滑動(dòng)件26以能夠滑動(dòng)的方式設(shè)于各導(dǎo)軌21。立柱4與螺母和滑動(dòng)件26的上部相連結(jié)。在x軸馬達(dá)旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)x軸螺桿22旋轉(zhuǎn)，從而，螺母沿左右方向移動(dòng)，立柱4沿左右方向移動(dòng)。

z軸方向移動(dòng)機(jī)構(gòu)30設(shè)于立柱4的前表面。z軸方向移動(dòng)機(jī)構(gòu)30能夠使主軸頭5沿上下方向移動(dòng)。z軸方向移動(dòng)機(jī)構(gòu)30具有z軸螺桿32、z軸馬達(dá)33、軸承34和兩個(gè)沿上下方向延伸的導(dǎo)軌31。

導(dǎo)軌31設(shè)于立柱4的前表面的靠左側(cè)的位置和靠右側(cè)的位置。z軸螺桿32沿上下方向延伸，設(shè)于兩個(gè)導(dǎo)軌31之間。軸承34設(shè)于z軸螺桿32的下端部和中段部(省略圖示)。z軸馬達(dá)33與z軸螺桿32的上端部相連結(jié)。

螺母(省略圖示)隔著滾動(dòng)體(省略圖示)與z軸螺桿32螺紋接合。多個(gè)滑動(dòng)件35以能夠滑動(dòng)的方式設(shè)于各導(dǎo)軌31。主軸頭5與螺母和滑動(dòng)件35的前部相連結(jié)。在z軸馬達(dá)33旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)z軸螺桿32旋轉(zhuǎn)，從而，螺母沿上下方向移動(dòng)，主軸頭5沿上下方向移動(dòng)。

主軸裝置50設(shè)于主軸頭5。主軸裝置50具有沿上下方向延伸的主軸51。主軸51能夠繞軸線旋轉(zhuǎn)。主軸馬達(dá)6設(shè)于主軸頭5的上端部。能夠在主軸51的下端部裝配刀具。在主軸馬達(dá)6旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)主軸51旋轉(zhuǎn)，從而，刀具旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)的刀具能夠?qū)Ρ３衷诠ぜ３植?的工件進(jìn)行加工。

機(jī)床100具有用于更換刀具的換刀裝置(省略圖示)。換刀裝置能夠使收納在刀庫(kù)(省略圖示)中的刀具與當(dāng)前裝配在主軸51上的刀具互換。

如圖2所示，主軸裝置50具有牽引桿53、螺旋彈簧54、筒狀的主軸51和用于保持刀具的夾持機(jī)構(gòu)52。分隔壁51c設(shè)于主軸51的內(nèi)側(cè)。第一室51a設(shè)于分隔壁51c的上側(cè)，第二室51b設(shè)于分隔壁51c的下側(cè)。

牽引桿53沿著主軸51的軸向插入。牽引桿53能夠沿該軸向移動(dòng)。牽引桿53具有連結(jié)軸部53b、凸緣部53c、螺桿部53d和棒狀的主體部53a。連結(jié)軸部53b自主體部53a的一端部沿軸向突出，與夾持機(jī)構(gòu)52相連結(jié)。凸緣部53c的直徑大于主體部53a的直徑和連結(jié)軸部53b的直徑。凸緣部53c設(shè)于連結(jié)軸部53b與主體部53a之間的連結(jié)部分。螺桿部53d設(shè)于主體部53a的另一端部。主體部53a和凸緣部53c位于第一室51a。連結(jié)軸部53b貫穿分隔壁51c，位于第一室51a和第二室51b。夾持機(jī)構(gòu)52設(shè)于第二室51b的端部。彈簧座59設(shè)于凸緣部53c周?chē)?。彈簧?9位于第一室51a內(nèi)。彈簧座59具有筒部59a和環(huán)狀部59b，筒部59a和環(huán)狀部59b形成為一體。環(huán)狀部59b以與筒部59a同軸的方式設(shè)于該筒部59a的端部。環(huán)狀部59b的開(kāi)口的直徑小于凸緣部53c的直徑。主體部53a從筒部59a側(cè)插入環(huán)狀部59b的開(kāi)口。延長(zhǎng)構(gòu)件57設(shè)于第一室51a的上端部。螺桿53d與延長(zhǎng)構(gòu)件57螺紋接合。在第一室51a中，螺旋彈簧54設(shè)于主體部53a周?chē)?。螺旋彈?4位于延長(zhǎng)構(gòu)件57與彈簧座59之間，螺旋彈簧54的上端部與延長(zhǎng)構(gòu)件57相接觸，螺旋彈簧54的下端部與彈簧座59相接觸。螺旋彈簧54對(duì)延長(zhǎng)構(gòu)件57和牽引桿53向上方施力。

多個(gè)軸承55嵌在主軸51的下部的外側(cè)，多個(gè)軸承55以主軸51能夠繞軸旋轉(zhuǎn)的方式支承該主軸51。非裝配用筒56嵌在主軸51的上部的外側(cè)，能夠相對(duì)于主軸51滑動(dòng)。凸緣56a設(shè)于非裝配用筒56的下端部。非裝配用筒56位于延長(zhǎng)構(gòu)件57的徑向外側(cè)位置。兩個(gè)沿軸向延伸的長(zhǎng)圓孔(省略圖示)設(shè)于主軸51的上部。兩個(gè)長(zhǎng)圓孔在主軸51的徑向上相對(duì)。沿主軸51的徑向貫通的銷(xiāo)孔57a設(shè)于延長(zhǎng)構(gòu)件57。銷(xiāo)孔57a位于與長(zhǎng)圓孔相對(duì)應(yīng)的位置。銷(xiāo)58插入長(zhǎng)圓孔和銷(xiāo)孔57a，銷(xiāo)58的兩端部與非裝配用筒56相連結(jié)。主軸裝置50具有能夠向下方按壓非裝配用筒56的臂部(省略圖示)。在臂部向下方按壓凸緣56a時(shí)，牽引桿53克服螺旋彈簧54的施力向下方移動(dòng)。

夾持機(jī)構(gòu)52設(shè)于主軸51的下端部。在要更換當(dāng)前裝配在夾持機(jī)構(gòu)52上的刀具時(shí)，主軸頭5上升至換刀位置，所述臂部向下方按壓凸緣56a，牽引桿53下降，螺旋彈簧54收縮，夾持機(jī)構(gòu)52解除對(duì)刀具的保持。換刀裝置使解除了保持的刀具與新刀具互換，臂部解除對(duì)凸緣56a的下壓，牽引桿53在螺旋彈簧54的回彈力的作用下向上方移動(dòng)，從而使夾持機(jī)構(gòu)52保持新刀具。在夾持機(jī)構(gòu)52保持刀具時(shí)，螺旋彈簧54未伸展至自由狀態(tài)，保持收縮的狀態(tài)(與解除對(duì)刀具的保持時(shí)相比伸展了一些的狀態(tài))。

如圖3所示，螺旋彈簧54具有上端部54a、下端部54b和小徑部54c。小徑部54c位于上端部54a與下端部54b之間，小徑部54c的至少一部分位于螺旋彈簧54的軸線方向中央處。上端部54a的內(nèi)徑和下端部54b的內(nèi)徑大致恒定。小徑部54c的內(nèi)徑小于上端部54a的內(nèi)徑和下端部54b的內(nèi)徑，且小徑部54c的內(nèi)徑大致恒定。臺(tái)階部54s設(shè)于上端部54a與小徑部54c之間的邊界處和下端部54b與小徑部54c之間的邊界處。上端部54a、下端部54b的內(nèi)徑只要大于小徑部54c的內(nèi)徑即可，上端部54a和下端部54b的內(nèi)徑也可以不同。例如上端部54a的內(nèi)徑既可以大于下端部54b的內(nèi)徑也可以小于下端部54b的內(nèi)徑。

在夾持機(jī)構(gòu)52保持刀具時(shí)，螺旋彈簧54未伸展至自由狀態(tài)，保持收縮的狀態(tài)。螺旋彈簧54具有小徑部54c，因此，主軸裝置50和機(jī)床100能夠抑制在螺旋彈簧54收縮時(shí)在螺旋彈簧54與牽引桿53之間產(chǎn)生間隙的情況發(fā)生，從而能夠抑制在主軸51旋轉(zhuǎn)時(shí)螺旋彈簧54振動(dòng)。

螺旋彈簧54的上端部54a與延長(zhǎng)構(gòu)件57相接觸，螺旋彈簧54的下端部54b與彈簧座59相接觸，因此，在主軸51旋轉(zhuǎn)時(shí)，螺旋彈簧54的上端部54a、下端部54b不易沿徑向擴(kuò)張。因此，與螺旋彈簧54的上端部54a、下端部54b相比，螺旋彈簧54的軸線方向中央部較容易沿徑向擴(kuò)張，從而最容易在螺旋彈簧54的軸線方向中央部與牽引桿53之間產(chǎn)生間隙。小徑部54c位于螺旋彈簧54的軸線方向中央處，因此，能夠可靠地抑制間隙產(chǎn)生。

主軸裝置50和機(jī)床100使用了螺旋彈簧54，因此，與使用碟簧等的情況相比，能夠削減制造費(fèi)用。將螺旋彈簧54制造成臺(tái)階狀，因此，在制造內(nèi)徑不同的小徑部54c、上端部54a和下端部54b時(shí)，與以避免出現(xiàn)臺(tái)階部為目的使內(nèi)徑逐漸發(fā)生變化的方法相比，較為容易。

也可以是，上端部54a或下端部54b中的一者的內(nèi)徑大于小徑部54c的內(nèi)徑，另一者的內(nèi)徑與小徑部54c的內(nèi)徑相同。

對(duì)將螺旋彈簧54的結(jié)構(gòu)的一部分變更后得到的變形例1進(jìn)行說(shuō)明。如圖4所示，螺旋彈簧54的上端部54d呈上側(cè)的內(nèi)徑大于下側(cè)的內(nèi)徑的截錐形狀。螺旋彈簧54的下端部54e呈下側(cè)的內(nèi)徑大于上側(cè)的內(nèi)徑的截錐形狀。上端部54d和下端部54e構(gòu)成為截錐形狀部。由于上端部54d和下端部54e呈截錐狀，因此，在將牽引桿53向螺旋彈簧54插入時(shí)，上端部54d和下端部54e能夠引導(dǎo)牽引桿53。也可以是，上端部54d或下端部54e中的一者呈截錐狀，另一者的內(nèi)徑恒定。

對(duì)將螺旋彈簧54的結(jié)構(gòu)的一部分變更后得到的變形例2進(jìn)行說(shuō)明。如圖5所示，兩個(gè)沿徑向突出的突出部54f設(shè)于小徑部54c的中段部分。突出部54f的內(nèi)徑大于小徑部54c的內(nèi)徑。小徑部54c的至少一部分位于螺旋彈簧54的軸線方向中央處。也可以設(shè)置三個(gè)以上的突出部54f。

實(shí)施方式2

基于附圖說(shuō)明實(shí)施方式2的機(jī)床100。如圖6所示，螺旋彈簧54的內(nèi)徑從上端至下端大致恒定。牽引桿53具有大徑部53e，該大徑部53e是通過(guò)將該牽引桿53的中央部分的直徑做得大于該牽引桿53的其他部分的直徑來(lái)做成的。牽引桿53插入螺旋彈簧54，大徑部53e的至少一部分位于螺旋彈簧54的軸線方向中央處。

實(shí)施方式2的主軸裝置50和機(jī)床100中的牽引桿53具有大徑部53e，因此，能夠抑制在螺旋彈簧54收縮時(shí)在螺旋彈簧54與牽引桿53之間產(chǎn)生間隙的情況發(fā)生。

大徑部53e位于與螺旋彈簧54的最容易產(chǎn)生間隙的軸線方向中央相對(duì)應(yīng)的位置，因此，能夠可靠地抑制間隙產(chǎn)生。

螺旋彈簧54為彈簧的一例，不限定于此。也可以是，例如在牽引桿53周?chē)厣舷路较蚺帕性O(shè)置多個(gè)碟簧。機(jī)床100中的立柱4能夠沿x方向、y方向移動(dòng)，但也可以是，立柱4固定于支承臺(tái)2，用于保持工件的工作臺(tái)能夠沿x方向、y方向移動(dòng)。機(jī)床100為立式機(jī)床，主軸頭5沿上下方向移動(dòng)。機(jī)床也可以是臥式機(jī)床。臥式機(jī)床的主軸頭5沿前后方向移動(dòng)。

對(duì)實(shí)施方式2的機(jī)床100的結(jié)構(gòu)中的與實(shí)施方式1同樣的結(jié)構(gòu)標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記，并省略其詳細(xì)的說(shuō)明。