JP2019018306A

JP2019018306A - Spindle device

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Publication number: JP2019018306A
Application number: JP2017140794A
Authority: JP
Inventors: 大川　雄司; Yuji Okawa; 雄司大川; 宏明五島; Hiroaki Goshima
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2017-07-20
Filing date: 2017-07-20
Publication date: 2019-02-07

Abstract

To provide a spindle device which can shift its state from a clamp state to an unclamp state in a short time and prevents occurrence of impact noise.SOLUTION: A spindle device 1 includes: a fixed part 10; a rotating body 20; a draw bar 60; a clamp unit 70; a bearing case 80 which is supported by the housing 10 in a manner such that the bearing case 80 cannot rotate relative to the housing 10 and can move relative to the housing 10 in an axial direction; a bearing 90 which is provided between the bearing case 80 and the draw bar 60 in a radial direction orthogonal to the axial direction and supports the draw bar 60 in a manner such that the draw bar 60 can rotate relative to the bearing case 80 and can move integrally with the bearing case 80 in the axial direction; and a driving mechanism 110 which applies force acting in the axial direction to the bearing case 80.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、工作機械の主軸装置に関する。 The present invention relates to a spindle device of a machine tool.

従来、工作機械（マシニングセンタ等）の主軸装置において、工具（ホルダ）をクランプ又はアンクランプする構造には、特許文献１に示すようなものがある。特許文献１に記載の技術では、主軸装置（主軸頭１）に設けられた主軸２の内部にロッド３（ドローバー）が挿入され、ロッド３の先端部である左端部（特許文献１、図１参照）にコレット４が係合される。コレット４の先端部には、工具８のプルスタッド９が係止される。また、ロッド３の中央部の外周には多数の皿ばね５が圧縮状態で設けられ、ロッド３を軸線方向に付勢する。これにより、多数の皿ばね５がロッド３をばね力によって後端側に移動させ押圧する。このため、コレット４の先端部に係止された工具８のプルスタッド９が主軸２の後端側方向に引き込まれてクランプ状態となり、工具８が主軸テーパ２ａ内に強固にクランプ（保持）される。 Conventionally, in a spindle device of a machine tool (such as a machining center), there is a structure as shown in Patent Document 1 for clamping or unclamping a tool (holder). In the technique described in Patent Document 1, a rod 3 (draw bar) is inserted into a main shaft 2 provided in a main shaft device (main shaft head 1), and a left end portion (Patent Document 1, FIG. The collet 4 is engaged. The pull stud 9 of the tool 8 is locked to the tip of the collet 4. A large number of disc springs 5 are provided in a compressed state on the outer periphery of the central portion of the rod 3 to urge the rod 3 in the axial direction. Thereby, many disc springs 5 move and press the rod 3 to the rear end side by a spring force. For this reason, the pull stud 9 of the tool 8 locked to the tip of the collet 4 is drawn in the direction of the rear end side of the main shaft 2 to be clamped, and the tool 8 is firmly clamped (held) in the main shaft taper 2a. The

また、主軸頭１の後端側である右端部（特許文献１、図１参照）には、シリンダ１０が配設される。シリンダ１０が備えるピストン１１の端面は、ロッド３の後端面に対向するとともにロッド３の後端面との間に所定の隙間を有して配置される。なお、この隙間は、回転部である主軸２と非回転部であるピストン１１との間において主軸２を良好に回転させるとともに、工具ホルダ８を確実にクランプ状態とするために必要な隙間である。後者については、このような隙間を設けることにより、ロッド３の可動範囲（ストローク）を所定量以上確保し、これによって工具ホルダ８を十分引き込み、確実にクランプ状態とすることができる。このようなクランプ状態において、シリンダ１０内の空間に作動油が供給されると、ピストン１１が前進する。そして、ピストン１１は上記隙間を空走したのちロッド３の後端面に当接し、ロッド３に軸方向力を付与して前方側に押し出す。この結果、コレット４の爪が開放され、工具８をアンクランプ状態とする。 A cylinder 10 is disposed at the right end (see Patent Document 1 and FIG. 1), which is the rear end side of the spindle head 1. The end surface of the piston 11 provided in the cylinder 10 is disposed to face the rear end surface of the rod 3 and have a predetermined gap with the rear end surface of the rod 3. This gap is a gap necessary for rotating the main shaft 2 well between the main shaft 2 that is the rotating portion and the piston 11 that is the non-rotating portion, and for surely clamping the tool holder 8. . With respect to the latter, by providing such a gap, the movable range (stroke) of the rod 3 can be ensured by a predetermined amount or more, and thereby the tool holder 8 can be sufficiently retracted to be surely clamped. When hydraulic oil is supplied to the space in the cylinder 10 in such a clamped state, the piston 11 moves forward. The piston 11 idles in the gap and then comes into contact with the rear end surface of the rod 3 to apply an axial force to the rod 3 and push it forward. As a result, the claw of the collet 4 is released, and the tool 8 is brought into an unclamped state.

特開平５−５０３５９号公報JP-A-5-50359

しかしながら、上記において、工具８をクランプ状態からアンクランプ状態とするためにピストン１１が上記隙間を移動する空走時間（空走距離）は、ピストン１１が工具８をアンクランプ状態とするために移動するべき全移動時間（全移動距離）に対して大きな割合を占める。このため、ピストン１１がクランプ状態を始点として移動を開始し、アンクランプ状態とするまでの時間が長くなり、工具交換時間短縮の妨げとなる。また、ピストン１１が上記隙間を空走しロッド３の後端部と衝突する際には、衝突による衝撃音が生じるという課題もある。 However, in the above description, the idle running time (idle running distance) in which the piston 11 moves through the gap in order to change the tool 8 from the clamped state to the unclamped state is moved so that the piston 11 places the tool 8 in the unclamped state. It accounts for a large percentage of the total travel time (total travel distance) to be performed. For this reason, the time until the piston 11 starts to move from the clamped state to the unclamped state becomes longer, which hinders shortening of the tool change time. Further, when the piston 11 runs idle in the gap and collides with the rear end portion of the rod 3, there is a problem that an impact sound due to the collision is generated.

そこで、本発明は、クランプ状態からアンクランプ状態に状態を遷移させる際、短時間で移行でき、且つ衝撃音の発生もない主軸装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a spindle device that can make a transition in a short time and does not generate an impact sound when the state is changed from the clamped state to the unclamped state.

本発明に係る主軸装置は、固定部と、前記固定部内に配置され、前記固定部に対して軸線周りに相対回転可能な軸状の回転体と、前記回転体内に、前記回転体と一体回転可能、且つ前記回転体に対して軸線方向へ相対移動可能に配置されるドローバーと、前記ドローバーの前記軸線方向の前端に設けられ、前記ドローバーの前記軸線方向の前後動作に伴って、工具ホルダをクランプするクランプ状態と前記工具ホルダをアンクランプするアンクランプ状態とを切替可能なクランプユニットと、前記固定部に対し、相対回転不能、且つ前記軸線方向に相対移動可能となるよう前記固定部に支持されるベアリングケースと、前記軸線方向と直交する径方向において、前記ベアリングケースと前記ドローバーとの間に設けられ、前記ドローバーを前記ベアリングケースに対して相対回転可能とし、且つ前記ベアリングケースと前記軸線方向に一体移動可能とするよう支持する軸受と、前記ベアリングケースに前記軸線方向への力を付与する駆動機構と、を備える。 The spindle device according to the present invention includes a fixed portion, a shaft-like rotating body that is disposed in the fixed portion and is rotatable relative to the fixed portion around an axis, and rotates integrally with the rotating body in the rotating body. And a draw bar arranged to be movable relative to the rotating body in the axial direction, and provided at a front end of the draw bar in the axial direction, and with the longitudinal movement of the draw bar in the axial direction, A clamp unit that can be switched between a clamped state for clamping and an unclamped state for unclamping the tool holder, and is supported by the fixed part so that it cannot rotate relative to the fixed part and can move relative to the axial direction. In the radial direction orthogonal to the axial direction, and provided between the bearing case and the draw bar. And rotatable relative to the bearing case, and comprises a bearing for supporting such an integral movable in the axial direction and the bearing case, and a drive mechanism for imparting a force to the axial direction to the bearing case.

上記の構成を有する主軸装置は、工具ホルダの状態をクランプ状態からアンクランプ状態に切替える際、駆動機構を作動させ、ベアリングケースに軸線方向への力を付与する。これにより、ベアリングケースを介して軸線方向への力が軸受に付与される。軸受は、ベアリングケースに対してドローバーを相対回転可能に支持するとともに、ベアリングケースと軸線方向に一体移動可能である。従って、ベアリングケースの前進に伴って軸受が前進し、軸受の前進に伴ってドローバーが前進してクランプユニットを作動させ、工具ホルダをクランプ状態からアンクランプ状態に切替える。このように、上記ベアリングケース及び軸受が駆動機構で発生した軸線方向の力を伝達するとともに、回転するドローバーと非回転部（固定部）である駆動機構との間において、ドローバーの回転支持を行なうので、従来技術のように軸線方向における隙間を設けずとも主軸装置を成立させることが出来る。これにより、駆動機構の空走時間がなくなるので、駆動機構が作動しドローバーを移動させ工具ホルダをクランプ状態からアンクランプ状態とするときの時間を短くでき工具交換時間が短縮できる。また、隙間がないので、駆動機構の部材とドローバーとが衝突し衝撃音が生じることもない。 The spindle device having the above-described configuration operates the drive mechanism to apply a force in the axial direction to the bearing case when the state of the tool holder is switched from the clamped state to the unclamped state. Thereby, the force to an axial direction is provided to a bearing via a bearing case. The bearing supports the draw bar so as to be relatively rotatable with respect to the bearing case, and can move integrally with the bearing case in the axial direction. Accordingly, the bearing advances with the advance of the bearing case, and the draw bar advances with the advance of the bearing to operate the clamp unit, thereby switching the tool holder from the clamped state to the unclamped state. As described above, the bearing case and the bearing transmit the axial force generated by the drive mechanism, and support the rotation of the draw bar between the rotating draw bar and the drive mechanism which is a non-rotating part (fixed part). Therefore, the spindle apparatus can be established without providing a gap in the axial direction as in the prior art. Thereby, since the idle time of the drive mechanism is eliminated, the time when the drive mechanism is operated to move the draw bar to change the tool holder from the clamped state to the unclamped state can be shortened, and the tool replacement time can be shortened. Further, since there is no gap, the drive mechanism member and the draw bar do not collide with each other to generate an impact sound.

工作機械の主軸装置のクランプ状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the clamped state of the spindle apparatus of a machine tool. 工作機械の主軸装置のアンクランプ状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the unclamped state of the spindle device of a machine tool.

（１．主軸装置の構成）
本発明に係る本実施形態の工作機械の主軸装置について、図１を参照し説明する。本実施形態の主軸装置１は、主として、ハウジング１０（固定部に相当）、主軸２０（回転体に相当）、軸受３０，４０、主軸モータ５０、ドローバー６０、クランプユニット７０、ベアリングケース８０，軸受９０、コイルばね１００、駆動機構１１０及び制御装置１２０等を備える。なお、以降の説明においては、図１の左側を前方とし、右側を後方として説明する場合がある。 (1. Configuration of spindle device)
A spindle device of a machine tool according to this embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The spindle device 1 of the present embodiment mainly includes a housing 10 (corresponding to a fixed portion), a spindle 20 (corresponding to a rotating body), bearings 30 and 40, a spindle motor 50, a draw bar 60, a clamp unit 70, a bearing case 80, and a bearing. 90, a coil spring 100, a drive mechanism 110, a control device 120, and the like. In the following description, the left side of FIG. 1 may be described as the front and the right side may be described as the rear.

ハウジング１０（固定部）は、前側ハウジング１１，中央ハウジング１２，後側ハウジング１３，及びハウジングキャップ１４を備える。各ハウジング１１〜１３及びハウジングキャップ１４は略円筒状に形成される。そして、各ハウジング１１〜１３及びハウジングキャップ１４が、所定の手段によって一体に連結固定されることで、ハウジング１０が略円筒状に形成される。このとき、連結固定するための所定の手段としては、例えばボルト等による締結が挙げられる。しかし、この態様に限らずどのような手段で固定してもよく限定はしない。 The housing 10 (fixed portion) includes a front housing 11, a central housing 12, a rear housing 13, and a housing cap 14. Each of the housings 11 to 13 and the housing cap 14 are formed in a substantially cylindrical shape. And each housing 11-13 and the housing cap 14 are integrally connected and fixed by a predetermined means, and the housing 10 is formed in a substantially cylindrical shape. At this time, as a predetermined means for connecting and fixing, for example, fastening with a bolt or the like can be cited. However, the present invention is not limited to this mode and may be fixed by any means.

図１に示すように、前側ハウジング１１は、同軸で形成される第一円筒部１１ａ（図１において左側）及び第二円筒部１１ｂ（図１において右側）を備える。第一円筒部１１ａの外径、及び内径は、それぞれ第二円筒部１１ｂの外径、及び内径よりも小さく形成される。 As shown in FIG. 1, the front housing 11 includes a first cylindrical portion 11a (left side in FIG. 1) and a second cylindrical portion 11b (right side in FIG. 1) formed coaxially. The outer diameter and inner diameter of the first cylindrical portion 11a are formed smaller than the outer diameter and inner diameter of the second cylindrical portion 11b, respectively.

第一円筒部１１ａの内周面は、軸受３０（後に詳述する）の外輪の外周面を支持する大径内周面１１ａ１（図１左側）と、小径内周面１１ａ２（図１右側）と、を備える。大径内周面１１ａ１と小径内周面１１ａ２とは、ハウジング１０の軸線と直交する平面上に形成される接続面１１ａ３によって接続される。接続面１１ａ３は、前述した軸受３０の外輪の右端面に当接し右端面を支持する。なお、軸受３０の内輪は、図１に示すように後に詳述する主軸２０（回転体に相当する）の前方側の外周面に支持される。 The inner peripheral surface of the first cylindrical portion 11a includes a large-diameter inner peripheral surface 11a1 (left side in FIG. 1) and a small-diameter inner peripheral surface 11a2 (right side in FIG. 1) that support the outer peripheral surface of the outer ring of the bearing 30 (described in detail later). And comprising. The large-diameter inner peripheral surface 11 a 1 and the small-diameter inner peripheral surface 11 a 2 are connected by a connection surface 11 a 3 formed on a plane orthogonal to the axis of the housing 10. The connection surface 11a3 contacts the right end surface of the outer ring of the bearing 30 and supports the right end surface. The inner ring of the bearing 30 is supported on the outer peripheral surface on the front side of the main shaft 20 (corresponding to a rotating body), which will be described in detail later, as shown in FIG.

第二円筒部１１ｂの内周面１１ｂ１には、主軸モータ５０を構成するステータ５２の外周面が固定される。なお、主軸モータ５０については、後に説明する。そして、第一円筒部１１ａの小径内周面１１ａ２と第二円筒部１１ｂの内周面１１ｂ１とは、ハウジング１０の軸線と直交する平面上に形成される接続面１１ｂ２によって接続される。 The outer peripheral surface of the stator 52 constituting the spindle motor 50 is fixed to the inner peripheral surface 11b1 of the second cylindrical portion 11b. The spindle motor 50 will be described later. The small-diameter inner peripheral surface 11a2 of the first cylindrical portion 11a and the inner peripheral surface 11b1 of the second cylindrical portion 11b are connected by a connection surface 11b2 formed on a plane orthogonal to the axis of the housing 10.

中央ハウジング１２は、図１に示すように、円筒状に形成され、後方側端面における内周側の所定位置から後方に向って突設される円筒状の突部１２ａを備える。中央ハウジング１２の内周面（突部１２ａの内周面を含む）は、後述する軸受４０の外輪の外周面を支持する大径内周面１２ｂ（図１左側）と、小径内周面１２ｃ（図１右側）と、を備える。大径内周面１２ｂと小径内周面１２ｃとは、ハウジング１０の軸線と直交する平面上に形成される接続面１２ｄによって接続される。 As shown in FIG. 1, the central housing 12 is formed in a cylindrical shape, and includes a cylindrical protrusion 12 a that protrudes rearward from a predetermined position on the inner peripheral side of the rear end face. The inner peripheral surface of the central housing 12 (including the inner peripheral surface of the protrusion 12a) includes a large-diameter inner peripheral surface 12b (left side in FIG. 1) that supports the outer peripheral surface of the outer ring of the bearing 40 described later, and a small-diameter inner peripheral surface 12c. (Right side of FIG. 1). The large-diameter inner peripheral surface 12b and the small-diameter inner peripheral surface 12c are connected by a connection surface 12d formed on a plane orthogonal to the axis of the housing 10.

また、中央ハウジング１２の前方側の端面は、ハウジング１０の軸線を中心とした径方向外方側に位置する外周側端面１２ｅと、径方向内方側に位置する内周側端面１２ｆと、を備える。そして、図１に示すように、外周側端面１２ｅは、軸線方向において内周側端面１２ｆより後方側に後退して形成される。外周側端面１２ｅと内周側端面１２ｆとは、ハウジング１０の軸線を中心とする接続周面１２ｇによって接続される。この接続周面１２ｇには、前側ハウジング１１が備える第二円筒部１１ｂの内周面１１ｂ１が係合する。また、突部１２ａの外周面１２ａ１には、後述する後側ハウジング１３の内周面１３ａ１が係合する。 The front end face of the central housing 12 includes an outer peripheral end face 12e located on the radially outer side centered on the axis of the housing 10 and an inner peripheral end face 12f located on the radially inner side. Prepare. As shown in FIG. 1, the outer peripheral side end surface 12 e is formed so as to recede rearward from the inner peripheral side end surface 12 f in the axial direction. The outer peripheral side end surface 12e and the inner peripheral side end surface 12f are connected by a connection peripheral surface 12g with the axis of the housing 10 as the center. The inner peripheral surface 11b1 of the second cylindrical portion 11b included in the front housing 11 is engaged with the connection peripheral surface 12g. Further, an outer peripheral surface 12a1 of the protrusion 12a is engaged with an inner peripheral surface 13a1 of the rear housing 13 described later.

後側ハウジング１３は、図１に示すように、鍔部１３ａと、有底筒部１３ｂと、円筒状の突部１３ｃと、を備える。鍔部１３ａは、有底筒部１３ｂの前側端部において、ハウジング１０の軸線ＣＬを中心とする径方向外方に延在し形成される。有底筒部１３ｂは、筒部１３ｂ１と、底部１３ｂ２とを備える。突部１３ｃは、底部１３ｂ２の後方側端面において、有底筒部１３ｂの軸線を中心とした径方向内方側の所定位置から有底筒部１３ｂと同軸になるよう突設される。突部１３ｃの円筒内空間は、底部１３ｂ２を貫通し筒部１３ｂ１の円筒内部に連通され、円筒内周面１３ｅを備える貫通孔が形成される。 As shown in FIG. 1, the rear housing 13 includes a flange 13a, a bottomed cylindrical portion 13b, and a cylindrical protrusion 13c. The flange portion 13a is formed to extend outward in the radial direction around the axis line CL of the housing 10 at the front end portion of the bottomed cylindrical portion 13b. The bottomed tube portion 13b includes a tube portion 13b1 and a bottom portion 13b2. The protrusion 13c is provided on the rear side end face of the bottom portion 13b2 so as to be coaxial with the bottomed tube portion 13b from a predetermined position on the radially inner side with the axis of the bottomed tube portion 13b as the center. The space in the cylinder of the protrusion 13c passes through the bottom 13b2 and communicates with the inside of the cylinder of the cylinder 13b1 to form a through hole having a cylinder inner peripheral surface 13e.

貫通孔の円筒内周面１３ｅは、小径内周面１３ｅ１（図１において左側）と、後述する軸受１１４の外輪の外周面を支持する大径内周面１３ｅ２（図１において右側）とを備える。なお、軸受１１４は駆動機構１１０を構成する部材である。駆動機構１１０は、主軸装置１の後端部に配置される機構である。いずれも、後に詳細に説明する。 The cylindrical inner peripheral surface 13e of the through hole includes a small-diameter inner peripheral surface 13e1 (left side in FIG. 1) and a large-diameter inner peripheral surface 13e2 (right side in FIG. 1) that supports the outer peripheral surface of the outer ring of the bearing 114 described later. . The bearing 114 is a member that constitutes the drive mechanism 110. The drive mechanism 110 is a mechanism disposed at the rear end portion of the spindle device 1. Both will be described in detail later.

小径内周面１３ｅ１と大径内周面１３ｅ２とは、ハウジング１０の軸線と直交する平面上に形成される接続面１３ｆによって接続される。そして、前述したように、軸線方向における鍔部１３ａ側の有底筒部１３ｂの内周面１３ａ１は、中央ハウジング１２の突部１２ａの外周面１２ａ１と係合する。 The small diameter inner peripheral surface 13e1 and the large diameter inner peripheral surface 13e2 are connected by a connection surface 13f formed on a plane orthogonal to the axis of the housing 10. As described above, the inner peripheral surface 13a1 of the bottomed cylindrical portion 13b on the flange portion 13a side in the axial direction is engaged with the outer peripheral surface 12a1 of the protrusion 12a of the central housing 12.

ハウジングキャップ１４は、前側ハウジング１１の軸線方向前側端（図１の左端）に取り付けられる。ハウジングキャップ１４は、後方に向って延在する突部１４ａを備える。突部１４ａの外周面に前側ハウジング１１の第一円筒部１１ａの大径内周面１１ａ１が係合する。 The housing cap 14 is attached to the front end in the axial direction of the front housing 11 (the left end in FIG. 1). The housing cap 14 includes a protrusion 14a extending rearward. The large-diameter inner peripheral surface 11a1 of the first cylindrical portion 11a of the front housing 11 is engaged with the outer peripheral surface of the protrusion 14a.

主軸２０（回転体に相当する）は、図１に示すように、ハウジング１０（固定部）内に配置される。主軸２０は、略円筒状（軸状に相当）に形成され、ハウジング１０に対して軸線周りに相対回転可能となるよう配置される。主軸２０は、図１において左から順に第一筒部２０ａ，第二筒部２０ｂ及び第三筒部２０ｃを備える。第一筒部２０ａ〜第三筒部２０ｃの並びは、外径の大きな順の並びでもある。ただし、この態様に限らず、上記並びにおいて第二筒部２０ｂが一番大きくても良い。 As shown in FIG. 1, the main shaft 20 (corresponding to a rotating body) is disposed in the housing 10 (fixed portion). The main shaft 20 is formed in a substantially cylindrical shape (corresponding to a shaft shape) and is disposed so as to be relatively rotatable around the axis with respect to the housing 10. The main shaft 20 includes a first tube portion 20a, a second tube portion 20b, and a third tube portion 20c in order from the left in FIG. The arrangement of the first cylinder portion 20a to the third cylinder portion 20c is also an arrangement in order of increasing outer diameter. However, it is not limited to this aspect, and the second cylinder portion 20b may be the largest in the above arrangement.

図１に示すように、主軸２０は内部に貫通孔を備える。そして、貫通孔には、工具ホルダ８，クランプユニット７０及びドローバー６０がこの記載順で左から順に配置される。なお、図１では、クランプユニット７０が工具ホルダ８をクランプ（保持）しているクランプ状態を示している。 As shown in FIG. 1, the main shaft 20 has a through hole inside. And the tool holder 8, the clamp unit 70, and the draw bar 60 are arrange | positioned from the left in order of this description in the through-hole. FIG. 1 shows a clamped state in which the clamp unit 70 clamps (holds) the tool holder 8.

主軸２０の第一筒部２０ａは、主に、工具ホルダ８を保持する主軸テーパ孔８ａを内部に備える。第二筒部２０ｂは、主に、クランプユニット７０及びドローバー６０を収容する貫通孔を備える。第三筒部２０ｃは、ドローバー６０を収容する貫通孔を備える。 The first cylindrical portion 20a of the main shaft 20 mainly includes a main shaft taper hole 8a for holding the tool holder 8 therein. The second cylinder portion 20 b mainly includes a through hole that accommodates the clamp unit 70 and the draw bar 60. The third cylinder portion 20 c includes a through hole that accommodates the draw bar 60.

第一筒部２０ａの外周面は、ハウジングキャップ１４の内周面と係合する。第二筒部２０ｂの前端部外周側には、軸受３０が取り付けられ、第二筒部２０ｂの外周面が軸受３０の内輪の内周面を支持する。これにより、主軸２０の前端部は、軸受３０を介してハウジング１０（前側ハウジング１１の第一円筒部１１ａの大径内周面１１ａ１）に回転自在に支持される。軸受３０は、図１に示すように、公知の並列組合わせ型のアンギュラ玉軸受である。ただし、並列組合わせ型のアンギュラ玉軸受はあくまで一例として例示したものであり、軸受３０は、使用条件に応じて、他の形式の軸受としてもよい。 The outer peripheral surface of the first cylindrical portion 20 a is engaged with the inner peripheral surface of the housing cap 14. A bearing 30 is attached to the outer peripheral side of the front end portion of the second cylindrical portion 20b, and the outer peripheral surface of the second cylindrical portion 20b supports the inner peripheral surface of the inner ring of the bearing 30. Accordingly, the front end portion of the main shaft 20 is rotatably supported by the housing 10 (the large-diameter inner peripheral surface 11a1 of the first cylindrical portion 11a of the front housing 11) via the bearing 30. As shown in FIG. 1, the bearing 30 is a known parallel combination type angular ball bearing. However, the parallel combination type angular ball bearing is illustrated as an example to the last, and the bearing 30 may be other types of bearings depending on use conditions.

軸受３０の内輪の左端面には、主軸２０の第一筒部２０ａと第二筒部２０ｂとの間の段差によって形成された接続面２０ｄが当接する。また、ハウジングキャップ１４の突部１４ａの後方側端面１４ａ１が軸受３０の外輪の左端面に当接するとともに、前側ハウジング１１の第一円筒部１１ａの接続面１１ａ３が軸受３０の外輪の右端面に当接し、左右両側から軸受３０の外輪を挟みこんでいる。 A connection surface 20d formed by a step between the first cylindrical portion 20a and the second cylindrical portion 20b of the main shaft 20 contacts the left end surface of the inner ring of the bearing 30. Further, the rear end surface 14a1 of the protrusion 14a of the housing cap 14 abuts the left end surface of the outer ring of the bearing 30, and the connection surface 11a3 of the first cylindrical portion 11a of the front housing 11 contacts the right end surface of the outer ring of the bearing 30. The outer ring of the bearing 30 is sandwiched from both the left and right sides.

また、主軸２０の軸線方向中央部における第二筒部２０ｂの外周面上には、後に詳述する主軸モータ５０を構成するロータ５１の内周面が固定される。なお、主軸２０への軸受３０及びロータ５１の組み付けの都合上、図１に示すように、第二筒部２０ｂにおいて、ロータ５１が固定される部分の外径は、軸受３０が支持される部分の外径よりも若干小さい方が好ましい。しかしながら、この態様に限らず、軸受３０が支持される部分の外径は、ロータ５１が固定される部分の外径と同じであってもよい。 Further, on the outer peripheral surface of the second cylindrical portion 20b at the central portion in the axial direction of the main shaft 20, the inner peripheral surface of the rotor 51 constituting the main shaft motor 50 described in detail later is fixed. For the convenience of assembling the bearing 30 and the rotor 51 to the main shaft 20, as shown in FIG. 1, the outer diameter of the portion where the rotor 51 is fixed in the second cylindrical portion 20b is the portion where the bearing 30 is supported. It is preferably slightly smaller than the outer diameter. However, the outer diameter of the portion where the bearing 30 is supported is not limited to this aspect, and may be the same as the outer diameter of the portion where the rotor 51 is fixed.

主軸モータ５０は、前述したロータ５１、及びステータ５２を備える。ステータ５２は、ロータ５１の外周面側（軸線を中心とした径方向外方側）に配置される。詳細には、ステータ５２は、内周面がロータ５１の外周面と所定の隙間を有するよう、前側ハウジング１１が有する第二円筒部１１ｂの内周面１１ｂ１に固定される。主軸２０は、主軸モータ５０の作動によりロータ５１と一体的に回転駆動される。 The spindle motor 50 includes the rotor 51 and the stator 52 described above. The stator 52 is disposed on the outer peripheral surface side of the rotor 51 (radially outward with the axis as the center). Specifically, the stator 52 is fixed to the inner peripheral surface 11b1 of the second cylindrical portion 11b of the front housing 11 so that the inner peripheral surface has a predetermined gap with the outer peripheral surface of the rotor 51. The main shaft 20 is rotationally driven integrally with the rotor 51 by the operation of the main shaft motor 50.

第三筒部２０ｃの外周面側には、軸受４０が取り付けられ、第三筒部２０ｃの外周面が軸受４０の内輪の内周面を支持する。これにより、主軸２０の後端部は、軸受４０を介してハウジング１０（中央ハウジング１２の大径内周面１２ｂ）に回転自在に支持される。軸受４０は、図１に示すように、一個の公知の円筒ころ軸受で構成される。このように、主軸２０はロータ５１を挟んで両端で軸受３０，４０に支持されるので、安定して回転作動できる。ただし、円筒ころ軸受は、あくまで一例として例示したものであり、軸受４０は、使用条件に応じて、他の形式の軸受としてもよい。 A bearing 40 is attached to the outer peripheral surface side of the third cylindrical portion 20c, and the outer peripheral surface of the third cylindrical portion 20c supports the inner peripheral surface of the inner ring of the bearing 40. As a result, the rear end portion of the main shaft 20 is rotatably supported by the housing 10 (the large-diameter inner peripheral surface 12b of the central housing 12) via the bearing 40. As shown in FIG. 1, the bearing 40 is composed of one known cylindrical roller bearing. Thus, since the main shaft 20 is supported by the bearings 30 and 40 at both ends with the rotor 51 interposed therebetween, the main shaft 20 can be stably rotated. However, the cylindrical roller bearing is merely illustrated as an example, and the bearing 40 may be another type of bearing depending on the use conditions.

ドローバー６０は、軸状部材であり、上述したように主軸２０（回転体）の貫通孔内に挿通され、主軸２０と一体回転可能、且つ主軸２０に対して軸線方向へ相対移動可能に配置される。ドローバー６０は、前端部（左端部）にクランプユニット７０を構成するコレット７１が係合される。 The draw bar 60 is a shaft-like member, and is inserted into the through hole of the main shaft 20 (rotating body) as described above, and can be rotated integrally with the main shaft 20 and can be moved relative to the main shaft 20 in the axial direction. The The draw bar 60 has a front end (left end) engaged with a collet 71 constituting the clamp unit 70.

なお、クランプユニット７０は、ドローバー６０の軸線方向の前端に設けられ、ドローバー６０の軸線方向の前後動作に伴って、工具ホルダ８が備えるプルスタッド９を把持し工具ホルダ８をクランプするクランプ状態と、工具ホルダ８が備えるプルスタッド９を開放し工具ホルダ８をアンクランプするアンクランプ状態とを切替可能な装置である。クランプユニット７０は、前述したコレット７１等を備えて構成される。クランプユニット７０は、公知の技術であるので、詳細な説明については、省略する。 The clamp unit 70 is provided at the front end of the draw bar 60 in the axial direction, and holds the pull stud 9 included in the tool holder 8 and clamps the tool holder 8 with the longitudinal movement of the draw bar 60 in the axial direction. The device is capable of switching between an unclamped state in which the pull stud 9 provided in the tool holder 8 is opened and the tool holder 8 is unclamped. The clamp unit 70 includes the collet 71 described above. Since the clamp unit 70 is a known technique, a detailed description thereof will be omitted.

ドローバー６０の後端部（右端部）には、軸受支持部材６１がドローバー６０と一体的に形成される。このとき、軸受支持部材６１とドローバー６０とは、一体で形成されてもよいし、別体で形成されたのち一体化してもよい。軸受支持部材６１は、主軸２０の後端（右端）よりも後方側に設けられる。軸受支持部材６１は、図１の左から順に鍔部６２，軸受支持部６３，及びおねじ部６４を備える。軸受支持部６３には軸受９０が右方向から挿通され、軸受支持部６３の外周面で軸受９０の内輪の内周面を支持する。鍔部６２は、軸受９０の内輪の左端面と当接する。軸受９０の内輪の右端面は、右端からおねじ部６４に螺合されたナット６５の側面と当接され鍔部６２とナット６５との間で内輪を挟み込み、軸受９０をドローバー６０に対して軸線方向に相対移動不能に固定する。これにより、軸受９０とドローバー６０とは軸線方向に一体移動可能である。 A bearing support member 61 is formed integrally with the draw bar 60 at the rear end (right end) of the draw bar 60. At this time, the bearing support member 61 and the draw bar 60 may be integrally formed, or may be integrated after being formed separately. The bearing support member 61 is provided on the rear side of the rear end (right end) of the main shaft 20. The bearing support member 61 includes a flange portion 62, a bearing support portion 63, and a male screw portion 64 in order from the left in FIG. A bearing 90 is inserted into the bearing support portion 63 from the right direction, and the inner peripheral surface of the inner ring of the bearing 90 is supported by the outer peripheral surface of the bearing support portion 63. The flange portion 62 comes into contact with the left end surface of the inner ring of the bearing 90. The right end surface of the inner ring of the bearing 90 is in contact with the side surface of the nut 65 screwed into the male threaded portion 64 from the right end, and the inner ring is sandwiched between the flange portion 62 and the nut 65, so that the bearing 90 is placed against the draw bar 60. It is fixed so that it cannot move in the axial direction. Thereby, the bearing 90 and the draw bar 60 can move integrally in the axial direction.

なお、軸受９０は、図１に示すように、公知である背面組合わせ型のアンギュラ玉軸受である。ただし、背面組合わせ型のアンギュラ玉軸受は、あくまで一例として例示したものであり、軸受９０は、使用条件に応じて、他の形式の軸受としてもよい。軸受９０は、軸線方向を中心とする径方向において、図１に示すベアリングケース８０（後に詳述する）と軸受支持部材６１（ドローバー６０）との間に設けられる。 As shown in FIG. 1, the bearing 90 is a known rear combination angular ball bearing. However, the back combination type angular contact ball bearing is merely exemplified as an example, and the bearing 90 may be other types of bearings depending on the use conditions. The bearing 90 is provided between the bearing case 80 (described later in detail) and the bearing support member 61 (drawbar 60) shown in FIG. 1 in the radial direction centered on the axial direction.

前述したベアリングケース８０は、略円筒状に形成され、軸線ＣＬを中心とする径方向において軸受９０の外輪の外周面と、後側ハウジング１３の内周面との間に配置される。このとき、ベアリングケース８０の外周面は、有底筒部１３ｂ（後側ハウジング１３）の内周面に対し、軸線周りに相対回転不能で、且つ軸線方向に相対移動可能となるよう有底筒部１３ｂの内周面に当接する。このため、ベアリングケース８０及び後側ハウジング１３は、キー及びキー溝、又はスプライン等の構成を備える（図略）。 The bearing case 80 described above is formed in a substantially cylindrical shape, and is disposed between the outer peripheral surface of the outer ring of the bearing 90 and the inner peripheral surface of the rear housing 13 in the radial direction centered on the axis CL. At this time, the outer peripheral surface of the bearing case 80 is not rotatable relative to the inner peripheral surface of the bottomed cylindrical portion 13b (rear housing 13) around the axis, and is relatively movable in the axial direction. It contacts the inner peripheral surface of the portion 13b. For this reason, the bearing case 80 and the rear housing 13 have a configuration such as a key and a key groove, or a spline (not shown).

また、ベアリングケース８０は、内周面に、大径内周面８０ａ（図１左側）及び小径内周面８０ｂ（図１右側）を備える。大径内周面８０ａと小径内周面８０ｂとは、ハウジング１０の軸線と直交する平面上に形成される接続面８０ｃによって接続される。 The bearing case 80 includes a large-diameter inner peripheral surface 80a (left side in FIG. 1) and a small-diameter inner peripheral surface 80b (right side in FIG. 1) on the inner peripheral surface. The large-diameter inner peripheral surface 80a and the small-diameter inner peripheral surface 80b are connected by a connection surface 80c formed on a plane orthogonal to the axis of the housing 10.

このように形成されたベアリングケース８０は、大径内周面８０ａによって軸受９０の外輪の外周面を支持する。また、ベアリングケース８０は、接続面８０ｃを外輪の右端面に当接させ外輪を軸線方向前方に向って支持する。このような構成により軸受９０は、ドローバー６０をベアリングケース８０に対して相対回転可能とし、且つ軸線方向前方に向ってベアリングケース８０（及びドローバー６０）と一体移動可能である。 The bearing case 80 formed in this way supports the outer peripheral surface of the outer ring of the bearing 90 by the large-diameter inner peripheral surface 80a. The bearing case 80 supports the outer ring toward the front in the axial direction by bringing the connection surface 80c into contact with the right end surface of the outer ring. With such a configuration, the bearing 90 can rotate the draw bar 60 relative to the bearing case 80 and can move integrally with the bearing case 80 (and the draw bar 60) toward the front in the axial direction.

コイルばね１００（弾性部材に相当）は、軸線方向において、中央ハウジング１２（固定部に相当）が有する円筒状の突部１２ａの後方端面と、ベアリングケース８０の前端面との間に押圧部材１０１を介して所定の圧縮荷重を有した状態で複数配設される。詳細には、突部１２ａの後方端面と、ベアリングケース８０の前端面との間において、押圧部材１０１は、ベアリングケース８０側に配置され、コイルばね１００は、突部１２ａ側に配置される。 The coil spring 100 (corresponding to an elastic member) is a pressing member 101 between the rear end surface of the cylindrical protrusion 12a of the central housing 12 (corresponding to the fixed portion) and the front end surface of the bearing case 80 in the axial direction. A plurality of them are arranged in a state having a predetermined compressive load. Specifically, between the rear end surface of the protrusion 12a and the front end surface of the bearing case 80, the pressing member 101 is disposed on the bearing case 80 side, and the coil spring 100 is disposed on the protrusion 12a side.

押圧部材１０１は、ベアリングケース８０の前端面に、例えばボルト等の連結手段によって連結され固定される。押圧部材１０１は、複数のコイルばね１００によって、軸線方向後方に向って付勢された状態において、後方に向って突設された突部が軸受９０の外輪の左端面を押圧可能な板状部材である。 The pressing member 101 is connected and fixed to the front end surface of the bearing case 80 by connecting means such as a bolt. The pressing member 101 is a plate-like member capable of pressing the left end surface of the outer ring of the bearing 90 with a protrusion protruding rearward in a state where the pressing member 101 is biased rearward in the axial direction by the plurality of coil springs 100. It is.

複数のコイルばね１００は、ハウジング１０の軸線周りにおいて、同一円周上で、且つ周方向に等角度間隔で配置されることが好ましい。また、図１に示すクランプ状態において、複数のコイルばね１００の所定の圧縮荷重は、複数のコイルばね１００の付勢力のみによってドローバー６０を軸線方向後方に向って付勢し、クランプユニット７０によって工具ホルダ８をクランプしてクランプ状態とすることが可能な大きさであることが好ましい。このような構成により複数のコイルばね１００は、ベアリングケース８０，軸受９０及びドローバー６０を軸線方向後方に向って一体移動可能とする。 The plurality of coil springs 100 are preferably arranged on the same circumference around the axis of the housing 10 and at equal angular intervals in the circumferential direction. Further, in the clamped state shown in FIG. 1, the predetermined compressive load of the plurality of coil springs 100 urges the draw bar 60 rearward in the axial direction only by the urging force of the plurality of coil springs 100, and the clamp unit 70 The size is preferably such that the holder 8 can be clamped into a clamped state. With such a configuration, the plurality of coil springs 100 can integrally move the bearing case 80, the bearing 90, and the draw bar 60 toward the rear in the axial direction.

駆動機構１１０は、ベアリングケース８０に軸線方向（前後）への力を付与する機構である。前述したように駆動機構１１０は、主軸装置１の後端部に配置される。駆動機構１１０は、サーボモータ１１１（モータに相当）と、減速装置１１２と、減速装置１１２の出力軸を支持する軸受１１４と、ボールねじ機構１１５と、を備える。 The drive mechanism 110 is a mechanism that applies a force in the axial direction (front and rear) to the bearing case 80. As described above, the drive mechanism 110 is disposed at the rear end of the spindle device 1. The drive mechanism 110 includes a servo motor 111 (corresponding to a motor), a reduction gear 112, a bearing 114 that supports an output shaft of the reduction gear 112, and a ball screw mechanism 115.

サーボモータ１１１は、ボールねじ機構１１５に回転力を付与する。サーボモータ１１１は、出力軸１１１ａがハウジング１０の軸線と平行になるよう取付ハウジング１１９を介してハウジング１０の後側ハウジング１３に固定される。取付ハウジング１１９は前述した後側ハウジング１３の突部１３ｃの外周面に係合して固定される。 The servo motor 111 applies a rotational force to the ball screw mechanism 115. The servo motor 111 is fixed to the rear housing 13 of the housing 10 via the mounting housing 119 so that the output shaft 111a is parallel to the axis of the housing 10. The mounting housing 119 is engaged with and fixed to the outer peripheral surface of the protrusion 13c of the rear housing 13 described above.

出力軸１１１ａの先端には、小径歯車１１１ａ１が出力軸１１１ａと一体回転可能に設けられる。サーボモータ１１１は、制御装置１２０と接続され、制御装置１２０から送信される指令値に基づき、所定の回転位相及び回転速度で出力軸１１１ａを回転駆動する。また、サーボモータ１１１はエンコーダ１１１ｂを有している。エンコーダ１１１ｂで検出したサーボモータ１１１の回転位相の信号は、制御装置１２０に送信される。そして、制御装置１２０は、エンコーダ１１１ｂから送信されたサーボモータ１１１（モータ）の回転位相に基づきドローバー６０の軸線方向位置を算出する（詳細については後に説明する）。 A small-diameter gear 111a1 is provided at the tip of the output shaft 111a so as to be rotatable integrally with the output shaft 111a. The servo motor 111 is connected to the control device 120 and rotates the output shaft 111a at a predetermined rotation phase and rotation speed based on a command value transmitted from the control device 120. The servo motor 111 has an encoder 111b. The signal of the rotation phase of the servo motor 111 detected by the encoder 111b is transmitted to the control device 120. Then, the control device 120 calculates the axial position of the draw bar 60 based on the rotational phase of the servo motor 111 (motor) transmitted from the encoder 111b (details will be described later).

減速装置１１２は、取付ハウジング１１９内に設けられ大径歯車１１２ａ１を備える。大径歯車１１２ａ１は、サーボモータ１１１の小径歯車１１１ａ１と噛合し、ハウジング１０の軸線ＣＬと同軸に配置される出力軸１１２ａと一体回転するよう出力軸１１２ａに固定される。出力軸１１２ａは、後側ハウジング１３の貫通孔に配置された前述の軸受１１４に回転可能に支持される。 The reduction gear 112 is provided in the mounting housing 119 and includes a large-diameter gear 112a1. The large-diameter gear 112a1 meshes with the small-diameter gear 111a1 of the servo motor 111 and is fixed to the output shaft 112a so as to rotate integrally with the output shaft 112a disposed coaxially with the axis CL of the housing 10. The output shaft 112 a is rotatably supported by the above-described bearing 114 disposed in the through hole of the rear housing 13.

ボールねじ機構１１５は、ボールねじ１１６と、ボールねじナット１１７と、複数の転動ボール（図略）とを備える。ボールねじ１１６は、外周面に螺旋状の外周転動溝（図略）が形成される。ボールねじナット１１７は、筒状に形成される円筒部１１７ａと、円筒部１１７ａの後方に配置され円筒部１１７ａより外径が大きな円板状のフランジ部１１７ｂとを備える。ボールねじナット１１７は、内周面に螺旋状の内周転動溝（図略）が形成される。ボールねじナット１１７は、ボールねじ１１６の外周側にボールねじ１１６と同軸となるよう配置される。 The ball screw mechanism 115 includes a ball screw 116, a ball screw nut 117, and a plurality of rolling balls (not shown). The ball screw 116 has a spiral outer peripheral rolling groove (not shown) formed on the outer peripheral surface. The ball screw nut 117 includes a cylindrical portion 117a that is formed in a cylindrical shape, and a disk-shaped flange portion 117b that is disposed behind the cylindrical portion 117a and has an outer diameter larger than that of the cylindrical portion 117a. The ball screw nut 117 has a spiral inner peripheral rolling groove (not shown) formed on the inner peripheral surface. The ball screw nut 117 is disposed on the outer peripheral side of the ball screw 116 so as to be coaxial with the ball screw 116.

ボールねじナット１１７の内周転動溝とボールねじ１１６の外周転動溝との間には、転動ボール（図略）が配置される。このとき、転動ボールは、ボールねじナット１１７に設けられた図略のデフレクタを介して無限循環される。デフレクタによる転動ボールの無限循環については、公知の技術であるので、詳細な説明については省略する。 A rolling ball (not shown) is disposed between the inner circumferential rolling groove of the ball screw nut 117 and the outer circumferential rolling groove of the ball screw 116. At this time, the rolling ball is infinitely circulated through a deflector (not shown) provided on the ball screw nut 117. Since the infinite circulation of the rolling ball by the deflector is a known technique, a detailed description thereof is omitted.

ボールねじ１１６は、減速装置１１２の出力軸１１２ａと一体回転可能に連結される。また、ボールねじナット１１７は、ベアリングケース８０の内周側空間内に配置される。そして、ボールねじナット１１７とベアリングケース８０とは、図１に示すようにボールねじナット１１７のフランジ部１１７ｂを介して、一体的に固定される。 The ball screw 116 is coupled to the output shaft 112a of the speed reducer 112 so as to be integrally rotatable. The ball screw nut 117 is disposed in the inner circumferential space of the bearing case 80. The ball screw nut 117 and the bearing case 80 are integrally fixed via the flange portion 117b of the ball screw nut 117 as shown in FIG.

このような構成により、ボールねじ１１６が軸線周りに回転作動されると、ボールねじナット１１７がボールねじ１１６に対して軸線方向に相対移動する。このとき、ボールねじナット１１７とベアリングケース８０とは、ボールねじナット１１７のフランジ部１１７ｂを介して一体的に連結されているので、ベアリングケース８０もハウジング１０に対して軸線方向に相対移動する。 With such a configuration, when the ball screw 116 is rotated about the axis, the ball screw nut 117 moves relative to the ball screw 116 in the axial direction. At this time, since the ball screw nut 117 and the bearing case 80 are integrally connected via the flange portion 117b of the ball screw nut 117, the bearing case 80 also moves relative to the housing 10 in the axial direction.

（２．作用）
（２−１.クランプ状態→アンクランプ状態への作動について）
次に作用について説明する。まず、初期のクランプユニット７０の状態を、図１に示すクランプ状態であるものとして説明する。クランプ状態からアンクランプ状態とするため、制御装置１２０がサーボモータ１１１に指令値を送信し、サーボモータ１１１を所定回転位相α°（図略）だけ回転駆動させる。 (2. Action)
(2-1. Operation from clamped state to unclamped state)
Next, the operation will be described. First, the initial state of the clamp unit 70 will be described as being the clamp state shown in FIG. In order to change from the clamped state to the unclamped state, the control device 120 transmits a command value to the servomotor 111 and rotates the servomotor 111 by a predetermined rotational phase α ° (not shown).

このとき、所定回転位相α°とは、ドローバー６０を前進させ、クランプ状態であったクランプユニット７０を図２に示すアンクランプ状態とするのに必要なドローバー６０の所定の前進量に対応する回転位相であり、予め制御装置１２０内の記憶部（図略）に記憶されている。また、制御装置１２０がサーボモータ１１１に送信した指令値とは別に、サーボモータ１１１に設けられたエンコーダ１１１ｂが、常にサーボモータ１１１の出力軸１１１ａの回転位相を検出し、制御装置１２０に検出信号を送信する。これにより、制御装置１２０は、送信した指令値とエンコーダ１１１ｂによって検出された検出値との差に基づきフィードバック制御を行ない、常に精度の良い回転位相でサーボモータ１１１の回転制御を行なうことができる。 At this time, the predetermined rotation phase α ° is a rotation corresponding to a predetermined advance amount of the draw bar 60 necessary for moving the draw bar 60 forward and setting the clamp unit 70 in the clamped state to the unclamped state shown in FIG. The phase is stored in advance in a storage unit (not shown) in the control device 120. In addition to the command value transmitted from the control device 120 to the servo motor 111, the encoder 111b provided in the servo motor 111 always detects the rotational phase of the output shaft 111a of the servo motor 111, and sends a detection signal to the control device 120. Send. Thus, the control device 120 can perform feedback control based on the difference between the transmitted command value and the detected value detected by the encoder 111b, and can always perform rotation control of the servo motor 111 with a highly accurate rotation phase.

サーボモータ１１１の作動により、サーボモータ１１１の回転駆動力が、サーボモータ１１１の出力軸１１１ａ→小径歯車１１１ａ１→大径歯車１１２ａ１→出力軸１１２ａを介してボールねじ１１６に伝達され、ボールねじ１１６が軸線周りに回転作動される。これにより、ボールねじナット１１７が、フランジ部１１７ｂを介して一体的に固定されるベアリングケース８０とともに、ハウジング１０（固定部）に対して軸線方向に相対移動（前進）する。 By the operation of the servo motor 111, the rotational driving force of the servo motor 111 is transmitted to the ball screw 116 via the output shaft 111a of the servo motor 111 → the small diameter gear 111a1 → the large diameter gear 112a1 → the output shaft 112a. It is rotated around the axis. As a result, the ball screw nut 117 moves relative to the housing 10 (fixed portion) in the axial direction (advances) together with the bearing case 80 that is integrally fixed via the flange portion 117b.

なお、このとき、複数のコイルばね１００は、中央ハウジング１２の突部１２ａの後方端面と、押圧部材１０１の前方端面との間において圧縮された状態で保持される。つまり、このとき、サーボモータ１１１の回転駆動力によって発生される前方への荷重は、複数のコイルばね１００の上記圧縮状態における荷重よりも大きな荷重である。 At this time, the plurality of coil springs 100 are held in a compressed state between the rear end surface of the protrusion 12 a of the central housing 12 and the front end surface of the pressing member 101. That is, at this time, the forward load generated by the rotational driving force of the servo motor 111 is larger than the load in the compressed state of the plurality of coil springs 100.

また、このとき、ベアリングケース８０と同時に前進するベアリングケース８０の内周面に形成された接続面８０ｃが、軸受９０の外輪の右端面を前方に向って押圧し、軸受９０を前進させる。これに伴い、ドローバー６０と一体的に形成される軸受支持部材６１の鍔部６２の右端面が、当接する軸受９０の内輪の左端面によって押圧されドローバー６０が所定の前進量だけ前進される。 At this time, the connection surface 80c formed on the inner peripheral surface of the bearing case 80 that moves forward simultaneously with the bearing case 80 presses the right end surface of the outer ring of the bearing 90 forward, and moves the bearing 90 forward. Along with this, the right end surface of the flange portion 62 of the bearing support member 61 formed integrally with the draw bar 60 is pressed by the left end surface of the inner ring of the bearing 90 that abuts, and the draw bar 60 is advanced by a predetermined advance amount.

これにより、クランプ状態にあるクランプユニット７０が作動し、コレット７１が工具ホルダ８のプルスタッド９を開放してアンクランプ状態（図２参照）とする。このように、サーボモータ１１１で発生された回転駆動力は、軸線方向において隙間なく形成された上記伝達経路を通ってドローバー６０を前進させるので、無駄な空走時間は発生せず、工具ホルダ８を短時間で交換できる。また、隙間を有する二部材が衝突して異音を発生させることもない。 As a result, the clamp unit 70 in the clamped state is actuated, and the collet 71 opens the pull stud 9 of the tool holder 8 to enter the unclamped state (see FIG. 2). As described above, the rotational driving force generated by the servo motor 111 advances the draw bar 60 through the transmission path formed without gaps in the axial direction, so that no wasteful running time is generated, and the tool holder 8 Can be replaced in a short time. Further, the two members having a gap do not collide to generate an abnormal noise.

（２−２．アンクランプ状態→クランプ状態への作動について）
次に、図２に示すアンクランプ状態から図１に示すクランプ状態へ状態を遷移させる際の作動について説明する。アンクランプ状態からクランプ状態に状態を遷移させるため、工具ホルダ８のプルスタッド９をクランプユニット７０内に挿入する。そして、制御装置１２０がサーボモータ１１１に指令値を送信し、サーボモータ１１１を所定回転位相−α°だけ回転駆動させる。このとき、所定回転位相−α°（図略）は、ドローバー６０を後退させ、アンクランプ状態であったクランプユニット７０をクランプ状態とするのに必要なドローバー６０の所定の後退量に対応する回転位相であり、予め制御装置１２０内の記憶部（図略）に記憶されている。 (2-2. Operation from unclamped state to clamped state)
Next, an operation for changing the state from the unclamped state shown in FIG. 2 to the clamped state shown in FIG. 1 will be described. In order to shift the state from the unclamped state to the clamped state, the pull stud 9 of the tool holder 8 is inserted into the clamp unit 70. Then, the control device 120 transmits a command value to the servo motor 111 to drive the servo motor 111 to rotate by a predetermined rotation phase −α °. At this time, the predetermined rotation phase −α ° (not shown) rotates in accordance with a predetermined retraction amount of the draw bar 60 necessary for retracting the draw bar 60 and setting the clamp unit 70 in the unclamped state to the clamped state. The phase is stored in advance in a storage unit (not shown) in the control device 120.

また、上記クランプ状態→アンクランプ状態への作動と同様、制御装置１２０がサーボモータ１１１に送信した指令値とは別に、サーボモータ１１１に設けられたエンコーダ１１１ｂが、常にサーボモータ１１１の出力軸１１１ａの回転位相を検出し、制御装置１２０に検出信号を送信する。これにより、制御装置１２０は、送信した指令値とエンコーダ１１１ｂによって検出された検出値との差に基づきフィードバック制御を行ない、常に精度の良い回転位相でサーボモータ１１１の回転制御を行なうことができる。 Similarly to the operation from the clamped state to the unclamped state, the encoder 111b provided in the servomotor 111 always keeps the output shaft 111a of the servomotor 111 separate from the command value transmitted from the control device 120 to the servomotor 111. Is detected, and a detection signal is transmitted to the control device 120. Thus, the control device 120 can perform feedback control based on the difference between the transmitted command value and the detected value detected by the encoder 111b, and can always perform rotation control of the servo motor 111 with a highly accurate rotation phase.

サーボモータ１１１の回転駆動により、サーボモータ１１１の回転駆動力が、サーボモータ１１１の出力軸１１１ａ→小径歯車１１１ａ１→大径歯車１１２ａ１→出力軸１１２ａを介してボールねじ１１６に伝達され、ボールねじ１１６が軸線周りに回転作動される。これにより、ボールねじナット１１７が、フランジ部１１７ｂを介して一体的に固定されるベアリングケース８０とともに、ハウジング１０（固定部）に対して軸線方向に所定の後退量だけ相対移動（後退）する。 Due to the rotational drive of the servo motor 111, the rotational driving force of the servo motor 111 is transmitted to the ball screw 116 via the output shaft 111a of the servo motor 111 → the small diameter gear 111a1 → the large diameter gear 112a1 → the output shaft 112a. Is rotated around the axis. Thereby, the ball screw nut 117 moves relative to the housing 10 (fixed portion) by a predetermined retraction amount (retracts) with the bearing case 80 fixed integrally via the flange portion 117b.

このとき、本実施形態における軸受９０の外輪の左端面は、押圧部材１０１を介し複数のコイルばね１００により後方に向って付勢されている。このため、軸受９０は、サーボモータ１１１の作動によりベアリングケース８０が後退し始めると、コイルばね１００による後方への付勢によってベアリングケース８０の後退に追従し後退する。そして、その後退量が、所定の後退量となり、サーボモータ１１１の作動が停止し、停止位置でブレーキがかけられると、軸受９０及びベアリングケース８０等の後方への移動は停止する。 At this time, the left end surface of the outer ring of the bearing 90 in this embodiment is urged rearward by the plurality of coil springs 100 via the pressing member 101. For this reason, when the bearing case 80 begins to retract due to the operation of the servo motor 111, the bearing 90 follows the retracting of the bearing case 80 due to the backward biasing by the coil spring 100. When the servo motor 111 stops operating and the brake is applied at the stop position, the backward movement of the bearing 90 and the bearing case 80 is stopped.

軸受９０の後方への移動に伴い、軸受９０と軸線方向において一体移動可能な軸受支持部材６１及びドローバー６０が所定の後退量だけ後退される。これにより、アンクランプ状態にあるクランプユニット７０が作動し、コレット７１が主軸２０に挿入された工具ホルダ８のプルスタッド９を把持する。そして、コイルばね１００の後方への付勢力により、コレット７１がプルスタッド９を主軸２０の後方側に所定の引張力で引き込み、工具ホルダ８が主軸テーパ孔８ａ内に強固に保持される。 As the bearing 90 moves rearward, the bearing support member 61 and the draw bar 60 that can move integrally with the bearing 90 in the axial direction are retracted by a predetermined retraction amount. As a result, the clamp unit 70 in the unclamped state operates, and the collet 71 grips the pull stud 9 of the tool holder 8 inserted into the main shaft 20. The collet 71 pulls the pull stud 9 to the rear side of the main shaft 20 with a predetermined tensile force by the biasing force of the coil spring 100 to the rear, and the tool holder 8 is firmly held in the main shaft taper hole 8a.

なお、上記において、軸線方向におけるドローバー６０の位置と、サーボモータ１１１の回転位相とは、一対一の対応関係を有する。また、サーボモータ１１１の出力軸１１１ａの回転位相は、常にエンコーダ１１１ｂによって検出される。このため、主軸テーパ孔８ａ内に工具ホルダ８が保持されたとされる上記状態においてサーボモータ１１１の回転位相をエンコーダ１１１ｂによって確認することにより、工具ホルダ８が、初期に設定された正しい位置でクランプユニット７０に保持されたか否か、若しくは工具ホルダ８が本当にクランプユニット７０に保持されているか否か等を簡単且つ正確に確認できる。 In the above description, the position of the draw bar 60 in the axial direction and the rotational phase of the servo motor 111 have a one-to-one correspondence. Further, the rotation phase of the output shaft 111a of the servo motor 111 is always detected by the encoder 111b. For this reason, the tool holder 8 is clamped at the correct initial position by checking the rotation phase of the servo motor 111 with the encoder 111b in the above state where the tool holder 8 is held in the spindle taper hole 8a. It is possible to easily and accurately confirm whether the tool 70 is held by the unit 70 or whether the tool holder 8 is really held by the clamp unit 70.

（３．実施形態による効果）
上記実施形態によれば、主軸装置１は、ハウジング１０（固定部）と、ハウジング１０内に配置され、ハウジング１０に対して軸線周りに相対回転可能な軸状の主軸２０（回転体）と、主軸２０内に主軸２０と一体回転可能、且つ主軸２０に対して軸線方向へ相対移動可能に配置されるドローバー６０と、ドローバー６０の軸線方向の前端に設けられ、ドローバー６０の軸線方向の前後動作に伴って、工具ホルダ８をクランプするクランプ状態と工具ホルダ８をアンクランプするアンクランプ状態とを切替可能なクランプユニット７０と、ハウジング１０に対し、相対回転不能、且つ軸線方向に相対移動可能となるようハウジング１０に支持されるベアリングケース８０と、軸線方向と直交する径方向において、ベアリングケース８０とドローバー６０との間に設けられ、ドローバー６０をベアリングケース８０に対して相対回転可能とし、且つベアリングケース８０と軸線方向に一体移動可能とするよう支持する軸受９０と、ベアリングケース８０に軸線方向への力を付与する駆動機構１１０と、を備える。 (3. Effects of the embodiment)
According to the above-described embodiment, the spindle device 1 includes the housing 10 (fixed portion), the shaft-like spindle 20 (rotary body) disposed in the housing 10 and rotatable relative to the housing 10 around the axis line, A draw bar 60 disposed in the main shaft 20 so as to be rotatable integrally with the main shaft 20 and relatively movable in the axial direction with respect to the main shaft 20, and a front end of the draw bar 60 in the axial direction. Accordingly, the clamp unit 70 that can be switched between a clamped state in which the tool holder 8 is clamped and an unclamped state in which the tool holder 8 is unclamped, and the housing 10 are relatively unrotatable and relatively movable in the axial direction. The bearing case 80 supported by the housing 10 and the bearing case 80 in the radial direction perpendicular to the axial direction The bearing 90 is provided between the bar 60 and supports the draw bar 60 so that the draw bar 60 can rotate relative to the bearing case 80 and can move integrally with the bearing case 80 in the axial direction. And a drive mechanism 110 that applies the above-described force.

このように、上記の構成を有する主軸装置１は、工具ホルダ８の状態をクランプ状態からアンクランプ状態に切替える際、駆動機構１１０を作動させ、ベアリングケース８０に軸線方向への力を付与する。これにより、ベアリングケース８０を介して軸線方向への力が軸受９０に付与される。軸受９０は、ベアリングケース８０に対してドローバー６０を相対回転可能に支持するとともに、ベアリングケース８０及びドローバー６０と軸線方向に一体移動可能である。従って、ベアリングケース８０の前進に伴って軸受９０が前進し、軸受９０の前進に伴ってドローバー６０が前進してクランプユニット７０を作動させ、工具ホルダ８をクランプ状態からアンクランプ状態に切替える。このように、ベアリングケース８０及び軸受９０が駆動機構１１０で発生した軸線方向の力を伝達するとともに、回転するドローバー６０と固定部（非回転部）である駆動機構１１０との間において、ドローバー６０の回転支持を行なうので、従来技術のように軸線方向における隙間を設けずとも主軸装置１を成立させることが出来る。これにより、駆動機構１１０の空走時間がなくなるので、駆動機構１１０が作動しドローバー６０を軸線方向に移動させ工具ホルダ８をクランプ状態からアンクランプ状態とするときの時間を短くでき工具交換時間が短縮できる。また、軸線方向における隙間がないので、駆動機構１１０の部材とドローバー６０とが衝突し衝撃音が生じることもない。 As described above, the spindle device 1 having the above-described configuration activates the drive mechanism 110 to apply a force in the axial direction to the bearing case 80 when the state of the tool holder 8 is switched from the clamped state to the unclamped state. Thereby, a force in the axial direction is applied to the bearing 90 through the bearing case 80. The bearing 90 supports the draw bar 60 so as to be relatively rotatable with respect to the bearing case 80, and can move integrally with the bearing case 80 and the draw bar 60 in the axial direction. Therefore, the bearing 90 advances with the advance of the bearing case 80, and the draw bar 60 advances with the advance of the bearing 90 to operate the clamp unit 70, thereby switching the tool holder 8 from the clamped state to the unclamped state. As described above, the bearing case 80 and the bearing 90 transmit the axial force generated by the drive mechanism 110, and the draw bar 60 is interposed between the rotating draw bar 60 and the drive mechanism 110 which is a fixed portion (non-rotating portion). Thus, the spindle device 1 can be established without providing a gap in the axial direction as in the prior art. As a result, the idle time of the drive mechanism 110 is eliminated, so that the time required for the drive mechanism 110 to operate and move the draw bar 60 in the axial direction to change the tool holder 8 from the clamped state to the unclamped state can be shortened. Can be shortened. Further, since there is no gap in the axial direction, the member of the drive mechanism 110 and the draw bar 60 do not collide and no impact sound is generated.

また、上記実施形態によれば、駆動機構１１０は、ボールねじナット１１７がベアリングケース８０に連結されるボールねじ機構１１５と、ボールねじ機構１１５に回転力を付与するサーボモータ１１１（モータ）と、を備え、サーボモータ１１１の回転位相に基づきドローバー６０の位置を算出する制御装置１２０を備える。これにより、サーボモータ１１１の回転位相をエンコーダ１１１ｂによって確認することにより、ドローバー６０の位置がわかるので、工具ホルダ８が、正しい位置でクランプユニット７０に保持されたか否か等を簡単且つ正確に確認できる。 Further, according to the embodiment, the drive mechanism 110 includes the ball screw mechanism 115 in which the ball screw nut 117 is coupled to the bearing case 80, the servo motor 111 (motor) that applies a rotational force to the ball screw mechanism 115, and And a control device 120 that calculates the position of the draw bar 60 based on the rotational phase of the servo motor 111. As a result, the position of the draw bar 60 can be known by checking the rotational phase of the servo motor 111 with the encoder 111b, so it is easy and accurate to check whether the tool holder 8 is held by the clamp unit 70 at the correct position. it can.

また、上記実施形態によれば、制御装置１２０は、工具ホルダ８が備える工具が加工する工作物（図略）の加工条件に応じて、駆動機構１１０のサーボモータ１１１の駆動力を制御し、ベアリングケース８０に加える力を変化させる。このように、定圧与圧付与機構を備えずとも、サーボモータ１１１の回転駆動力を制御するだけで、各軸受の与圧調整ができるので、工作物の加工条件が変わっても、低コストに対応できる。 Moreover, according to the said embodiment, the control apparatus 120 controls the drive force of the servomotor 111 of the drive mechanism 110 according to the process conditions of the workpiece (not shown) which the tool with which the tool holder 8 is equipped, The force applied to the bearing case 80 is changed. As described above, even if a constant pressure pressurizing mechanism is not provided, the pressurization of each bearing can be adjusted only by controlling the rotational driving force of the servo motor 111. Therefore, even if the machining conditions of the workpiece change, the cost can be reduced. Yes.

また、上記実施形態によれば、軸線方向においてハウジング１０（固定部）とベアリングケース８０との間に配置され、工具ホルダ８をクランプするクランプ状態とするようドローバー６０を軸線方向に向って付勢する弾性部材１００を備える。このような構成とすることによって、弾性部材１００は、従来技術（例えば、特開平５−５０３５９号公報）のように、主軸（回転体）の内部に設けることなく、非回転体に配置することが出来るので、主軸（回転体）の回転時においてイナーシャが大きくなること、又は回転がアンバランスになることが抑制できる。また、配置位置が主軸（回転体）の内部ではないので、組み付けがしやすい。 Further, according to the above embodiment, the draw bar 60 is urged in the axial direction so as to be in a clamped state in which the tool holder 8 is clamped, which is disposed between the housing 10 (fixed portion) and the bearing case 80 in the axial direction. The elastic member 100 is provided. By adopting such a configuration, the elastic member 100 is disposed on the non-rotating body without being provided inside the main shaft (rotating body) as in the prior art (for example, JP-A-5-50359). Therefore, it is possible to suppress an increase in inertia or an unbalanced rotation during rotation of the main shaft (rotating body). Further, since the arrangement position is not inside the main shaft (rotating body), it is easy to assemble.

また、上記実施形態によれば、弾性部材は、コイルばね１００である。これにより、安価で、設計しやすく組み付けもし易くなる。 Further, according to the embodiment, the elastic member is the coil spring 100. As a result, it is inexpensive, easy to design, and easy to assemble.

また、上記実施形態によれば、クランプ状態とするようドローバー６０を軸線方向に向って付勢する軸線方向の力は、コイルばね１００（弾性部材）のみによって付与する。これにより、サーボモータ１１１の制御負荷が低減される。 Moreover, according to the said embodiment, the axial force which urges | draws the draw bar 60 toward an axial direction so that it may be in a clamped state is provided only by the coil spring 100 (elastic member). Thereby, the control load of the servo motor 111 is reduced.

（４．その他）
（４−１．変形態様１）
なお、上記実施形態においては、駆動機構１１０の駆動源として、サーボモータ１１１を適用した。しかし、この態様には限らない。変形態様１（図略）として、駆動機構１１０の駆動源としては、従来技術（例えば、特開平５−５０３５９号公報）に記載の油圧シリンダ装置を適用してもよい。この場合、油圧シリンダ装置のピストン１１をベアリングケース８０と一体的に連結させればよい。 (4. Other)
(4-1. Modification 1)
In the above embodiment, the servo motor 111 is applied as the drive source of the drive mechanism 110. However, it is not limited to this aspect. As a modification 1 (not shown), a hydraulic cylinder device described in the related art (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-50359) may be applied as a drive source of the drive mechanism 110. In this case, the piston 11 of the hydraulic cylinder device may be integrally connected to the bearing case 80.

このような態様により、工具ホルダ８が、初期に設定された正しい位置でクランプユニット７０に保持されたか否か、若しくは工具ホルダ８がクランプユニット７０に保持されているか否か、つまりクランプ状態の適否をエンコーダ１１１ｂによって確認することはできないが、アンクランプ時において、短時間で工具ホルダ８を交換する効果は十分得られる。なお、上記において、クランプ状態の適否を確認するには、従来技術と同様、近接センサを用いて行なえばよい。この場合においても、本発明では、駆動機構１１０とドローバー６０との間に軸方向隙間はないので、何れか一方の部材の軸線方向位置を確認すればよい。従って、軸線方向に隙間があるため、二部材（二箇所）で確認が必要な従来技術に対し、簡易且つ低コストに対応できる。 According to such an aspect, whether or not the tool holder 8 is held by the clamp unit 70 at a correct initial position, or whether or not the tool holder 8 is held by the clamp unit 70, that is, whether or not the clamp state is appropriate. However, the effect of exchanging the tool holder 8 in a short time can be sufficiently obtained at the time of unclamping. In the above, in order to confirm the suitability of the clamped state, a proximity sensor may be used as in the conventional technique. Even in this case, in the present invention, since there is no axial gap between the drive mechanism 110 and the draw bar 60, it is only necessary to confirm the axial position of one of the members. Therefore, since there is a gap in the axial direction, the conventional technique requiring confirmation with two members (two locations) can be handled simply and at low cost.

（４−２．変形態様２）
また、上記実施形態においては、アンクランプ状態からクランプ状態へ状態を遷移させる際、サーボモータ１１１を作動させた。しかし、この態様には限らない。変形態様２（図略）として、アンクランプ状態からクランプ状態へ遷移させる際、サーボモータ１１１を作動させず、サーボモータの電源を切断するだけでもよい。こうすることにより、複数のコイルばね１００の付勢力のみによる軸線方向の力によって、軸受９０，ベアリングケース８０，及びボールねじナット１１７が軸線方向後方に移動される。 (4-2. Modification 2)
In the above embodiment, the servo motor 111 is operated when the state is changed from the unclamped state to the clamped state. However, it is not limited to this aspect. As a modification 2 (not shown), when the transition from the unclamped state to the clamped state is performed, the servomotor 111 may not be operated, and the power supply to the servomotor may be cut off. As a result, the bearing 90, the bearing case 80, and the ball screw nut 117 are moved rearward in the axial direction by the axial force generated only by the urging forces of the plurality of coil springs 100.

このとき、ボールねじナット１１７と螺合するボールねじ１１６、減速装置１１２の大径歯車１１２ａ１の出力軸１１２ａ、及びサーボモータ１１１の小径歯車１１１ａ１の出力軸１１１ａは、各々空転し、クランプ状態における初期位置近傍に戻る。このような態様により、工具ホルダ８が、初期に設定された正しい位置でクランプユニット７０に保持されたか否か、若しくは工具ホルダ８がクランプユニット７０に保持されているか否か等をエンコーダ１１１ｂによって精度よく確認することはできないが、上記変形態様１と同様の方法で対応できる。これにより、アンクランプ時において、短時間で工具ホルダ８を交換する効果は十分得られる。 At this time, the ball screw 116 screwed with the ball screw nut 117, the output shaft 112a of the large-diameter gear 112a1 of the reduction gear 112, and the output shaft 111a of the small-diameter gear 111a1 of the servo motor 111 are each idled and are initially in a clamped state. Return to the vicinity of the position. With such an aspect, the encoder 111b determines whether or not the tool holder 8 is held by the clamp unit 70 at the correct initial position or whether or not the tool holder 8 is held by the clamp unit 70. Although it cannot be confirmed well, it can be dealt with in the same manner as in the first modification. Thereby, at the time of unclamping, the effect of exchanging the tool holder 8 in a short time can be sufficiently obtained.

（４−３．変形態様３）
また、上記実施形態においては、複数のコイルばね１００を備える態様としたが、これには限らない。変形態様３として、複数のコイルばね１００はなくても良い。この場合、サーボモータ１１１の回転駆動力のみによって、軸受９０及びドローバー６０を一体的に軸線方向後方に移動させる必要がある。このため、サーボモータ１１１の回転駆動力によって、ベアリングケース８０が後方に向って移動する際、ベアリングケース８０と一体的に形成された部材が軸受９０の外輪の左端面に当接し、軸受９０を後方に向って一緒に移動させる必要がある。このような構成は、図１、図２に示す押圧部材１０１及びベアリングケース８０と同じ構成によって成立させることができる。従って、変形態様３では、上記実施形態から複数のコイルばね１００を廃止したのみの構成によって対応できる。また、別の態様として、複数のコイルばね１００の付勢力及びサーボモータ１１１の回転駆動力の両方の力を付与して軸受９０及びドローバー６０を一体的に軸線方向後方に移動させてもよい。 (4-3. Modification 3)
Moreover, in the said embodiment, although it was set as the aspect provided with the some coil spring 100, it is not restricted to this. As a modification 3, the plurality of coil springs 100 may not be provided. In this case, it is necessary to move the bearing 90 and the draw bar 60 integrally in the axial direction rearward only by the rotational driving force of the servo motor 111. For this reason, when the bearing case 80 moves rearward due to the rotational driving force of the servo motor 111, a member formed integrally with the bearing case 80 comes into contact with the left end surface of the outer ring of the bearing 90, thereby causing the bearing 90 to move. It is necessary to move together backwards. Such a configuration can be established by the same configuration as the pressing member 101 and the bearing case 80 shown in FIGS. Therefore, in the modification 3, it can respond by the structure which abolished the several coil spring 100 from the said embodiment. As another aspect, both the urging force of the plurality of coil springs 100 and the rotational driving force of the servo motor 111 may be applied to move the bearing 90 and the draw bar 60 integrally in the axial direction rearward.

なお、上記変形態様３においては、クランプユニット７０をクランプ状態とした際には、制御装置１２０は、工具ホルダ８が備える工具が加工する工作物の加工条件に応じて、駆動機構１１０が有するサーボモータ１１１（モータ）の回転駆動力を制御し、ベアリングケース８０に加える力を変化させることで、工具クランプ力と、軸受３０及び軸受９０の与圧とを適切なものとすることが出来る。たとえば、工作物に対して低速重切削を行なう場合には、軸受剛性や工具クランプ力を上げるために、サーボモータ１１１の駆動力を増加させ軸受３０及び軸受９０の与圧と工具クランプ力とを上げればよい。また、工作物に対して高速回転切削を行なう場合には、軸受の発熱を抑制するために、サーボモータ１１１（モータ）の回転駆動力を抑制し軸受３０及び軸受９０の与圧を下げればよい。このように、定圧与圧付与機構を備えずとも、各軸受の与圧調整等ができるので、低コストに対応できる。なお、上記態様ではサーボモータ１１１の電源ＯＦＦ時においてもクランプ状態を維持することを可能とするため、サーボモータ１１１、又はベアリングケース８０等にドローバー６０の軸方向位置を規制する機構を設けておくことが好ましい。 In the above-described modification 3, when the clamp unit 70 is in the clamped state, the control device 120 controls the servo included in the drive mechanism 110 according to the machining conditions of the workpiece to be machined by the tool included in the tool holder 8. By controlling the rotational driving force of the motor 111 (motor) and changing the force applied to the bearing case 80, the tool clamping force and the pressurization of the bearing 30 and the bearing 90 can be made appropriate. For example, when low-speed heavy cutting is performed on a workpiece, in order to increase the bearing rigidity and the tool clamping force, the driving force of the servo motor 111 is increased to increase the pressure applied to the bearing 30 and the bearing 90 and the tool clamping force. Just raise it. In addition, when high-speed rotary cutting is performed on a workpiece, in order to suppress heat generation of the bearing, the rotational driving force of the servo motor 111 (motor) may be suppressed to reduce the pressure applied to the bearing 30 and the bearing 90. . As described above, the pressure adjustment of each bearing can be performed without a constant pressure application mechanism, so that the cost can be reduced. In the above aspect, a mechanism for restricting the axial position of the draw bar 60 is provided in the servo motor 111 or the bearing case 80 or the like so that the clamped state can be maintained even when the power of the servo motor 111 is turned off. It is preferable.

また、上記実施形態においては、駆動機構１１０の駆動源にサーボモータ１１１を適用したが、この態様には限らない。駆動機構１１０の駆動源には、誘導モータを適用してもよい。この場合、ボールねじ１１６に機械的な停止機構を設けることにより適用できる。 Moreover, in the said embodiment, although the servomotor 111 was applied to the drive source of the drive mechanism 110, it is not restricted to this aspect. An induction motor may be applied to the drive source of the drive mechanism 110. In this case, the ball screw 116 can be applied by providing a mechanical stop mechanism.

また、上記実施形態においては、駆動機構１１０では、サーボモータ１１１の回転駆動力を軸線方向への力である軸方向力に変換し伝達する機構としてボールねじ機構１１５を適用した。しかし、この態様には限らない。駆動機構１１０では、ボールねじ機構１１５に替えてカム機構や、リンク機構を適用してもよい。 In the above embodiment, in the drive mechanism 110, the ball screw mechanism 115 is applied as a mechanism that converts the rotational driving force of the servo motor 111 into an axial force that is a force in the axial direction. However, it is not limited to this aspect. In the drive mechanism 110, a cam mechanism or a link mechanism may be applied instead of the ball screw mechanism 115.

また、上記実施形態においては、弾性部材をコイルばね１００としたが、この態様には限らない。弾性部材は、必要な付勢力を発揮できれば、空気ばね等、どのような態様のものでも良い。 Moreover, in the said embodiment, although the elastic member was made into the coil spring 100, it is not restricted to this aspect. The elastic member may be in any form, such as an air spring, as long as the necessary urging force can be exerted.

８；工具ホルダ、１０；ハウジング（固定部）、２０；主軸（回転体）、３０，４０；軸受、６０；ドローバー、６１；軸受支持部材、７０；クランプユニット、８０；ベアリングケース、９０；軸受、１００；弾性部材、１１０；駆動機構、１１１；サーボモータ、１１１ａ１；小径歯車、１１１ｂ；エンコーダ、１１２；減速装置、１１２ａ１；大径歯車、１１５；ボールねじ機構、１１７；ボールねじナット、１２０；制御装置。 8; Tool holder, 10; Housing (fixed part), 20; Main shaft (rotating body), 30, 40; Bearing, 60; Draw bar, 61; Bearing support member, 70; Clamp unit, 80; Bearing case, 90; , 100; elastic member, 110; drive mechanism, 111; servo motor, 111a1; small-diameter gear, 111b; encoder, 112; speed reducer, 112a1; large-diameter gear, 115; ball screw mechanism, 117; Control device.

Claims

A fixed part;
A shaft-shaped rotating body that is disposed in the fixed portion and is rotatable relative to the fixed portion around an axis;
A draw bar disposed in the rotating body so as to be integrally rotatable with the rotating body and relatively movable in the axial direction with respect to the rotating body;
A clamp unit provided at a front end of the draw bar in the axial direction and capable of switching between a clamped state in which the tool holder is clamped and an unclamped state in which the tool holder is unclamped with the longitudinal movement of the draw bar in the axial direction. When,
A bearing case supported by the fixed part so as not to be relatively rotatable with respect to the fixed part and to be relatively movable in the axial direction;
In a radial direction orthogonal to the axial direction, provided between the bearing case and the draw bar, the draw bar can be rotated relative to the bearing case, and can move integrally with the bearing case and the axial direction. Bearings to support,
A drive mechanism for applying a force in the axial direction to the bearing case;
A spindle device comprising:

The drive mechanism includes a ball screw mechanism in which a ball screw nut is coupled to the bearing case, and a motor that applies a rotational force to the ball screw mechanism,
The spindle device according to claim 1, further comprising a control device that calculates a position of the draw bar based on a rotation phase of the motor.

3. The control device according to claim 2, wherein the control device controls a driving force of the motor of the driving mechanism and changes a force applied to the bearing case according to a processing condition of a workpiece processed by a tool included in the tool holder. Main spindle apparatus of description.

The elastic member which is arrange | positioned between the said fixing | fixed part and the said bearing case in the said axial direction, and urges | biases the said draw bar toward the said axial direction so that it may be in the said clamp state which clamps the said tool holder. The spindle device according to any one of -3.

The spindle device according to claim 4, wherein the elastic member is a coil spring.

The spindle device according to claim 4 or 5, wherein an axial force for urging the draw bar in the axial direction so as to be in the clamped state is applied only by the elastic member.