主軸装置
【課題】切削液のシール部品の磨耗等により内部漏れが生じた場合においても保守範囲をシール部品のみに止め、かつ保守性のよい主軸装置を提供する。
【解決手段】主軸のフロントハウジングの後方に取付けられ、外筒の内側に収納される複数の主軸構成物とを備え、この主軸構成物の外径をフロントハウジング側から順に小さく形成した主軸組立体４８を外筒に対して挿抜可能に構成することにより良好な保守性を備えた主軸装置１において、主軸の後端部に主軸構成物の一つとして弾性体により形成した円環状のスリンガ４０を設け、外筒の内径部に後方に向って突出するＬ字状断面を有する円環状の受皿４３を設け、スリンガの外径を受皿の内径より大きく設定すると共に受皿をスリンガの前方に配置する。
【解決手段】主軸のフロントハウジングの後方に取付けられ、外筒の内側に収納される複数の主軸構成物とを備え、この主軸構成物の外径をフロントハウジング側から順に小さく形成した主軸組立体４８を外筒に対して挿抜可能に構成することにより良好な保守性を備えた主軸装置１において、主軸の後端部に主軸構成物の一つとして弾性体により形成した円環状のスリンガ４０を設け、外筒の内径部に後方に向って突出するＬ字状断面を有する円環状の受皿４３を設け、スリンガの外径を受皿の内径より大きく設定すると共に受皿をスリンガの前方に配置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フライス盤やマシニングセンタ、研削盤等の工作機械に備えられる主軸装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の主軸装置は、支持台に固定された外筒に着脱可能に組付けられるフロントハウジングに、フロント主軸受により回転自在に支持された主軸と、主軸のフロントハウジングの後方に取付けられた駆動モータのロータや張出フランジ、ベアリングスリーブの張出部等の主軸構成物とを組付けて一体とした主軸組立体を構成し、この主軸組立体の主軸構成物の外径をフロントハウジング側から順に小さく形成して外筒に対して挿抜可能にし、主軸の軸芯に沿って設けた連通孔を介して最後方から切削液を工具に供給して工作物の加工を行ってしている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、出願人は、特願２００３−４１９８５４において主軸組立体の挿抜性を確保した上で主軸組立体の主軸構成物にリア主軸受を加え、メンテナンス性を向上させた主軸装置を提案している。
【特許文献１】特開平７−１１２３０３号公報（第２頁段落０００９−第４頁段落００３３、第３図、第４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の技術においては、主軸組立体の主軸構成物の外径をフロントハウジング側から順に小さく形成して外筒に収納しているため、回転している主軸と静止している外筒等の間に設けられた連通孔に供給される切削液の主軸装置内部への洩れを封止するパッキン等のシール部品が摩耗や破損をした場合には内部洩れが生じ、漏れ出した切削液がシール機構の前方に配置されたフロント主軸受やリア主軸受および駆動モータのステータに達しやすく、フロント主軸受やリア主軸受に侵入すると潤滑剤を洗い流してこれらの破損の原因となり、ステータに付着するとコイルの絶縁破壊を起こして漏電の原因になることが懸念されるという問題がある。
【０００５】
このフロント主軸受やリア主軸受および駆動モータは一つでも故障すると主軸装置の正常な回転を継続することが困難になる重要部位であるので、シール部品の摩耗等による内部洩れが原因となって主軸装置の保守範囲が全体におよぶことは避けなければならず、このような場合の保守範囲をシール部品のみに止める技術の開発が期待されている。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、切削液のシール部品の磨耗等により内部漏れが生じた場合においても保守範囲をシール部品のみに止める手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するために、外筒と、該外筒に着脱可能に組付けられるフロントハウジングと、該フロントハウジングに嵌合するフロント主軸受と、該フロント主軸受により回転自在に支持される主軸と、該主軸の前記フロントハウジングの後方に取付けられ、前記外筒の内側に収納される複数の主軸構成物とを備え、該主軸構成物の外径を前記フロントハウジング側から順に小さく形成し、前記フロントハウジングとフロント主軸受と主軸と主軸構成物を一体とした主軸組立体を前記外筒に対して挿抜可能に構成した主軸装置において、前記主軸の後端部に、前記主軸構成物の一つとして円環状のスリンガを設け、前記外筒の内径部に円環状の受皿を設け、前記スリンガの外径を前記受皿の内径より大きく設定すると共に、前記受皿を前記スリンガの前方に配置したことを特徴とする。
【０００７】
また、前記スリンガを弾性体により形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
これにより、本発明は、シール部品から切削液等の内部洩れが生じた場合においても受皿の内径より大きい外径を有するスリンガによってフロント主軸受やリア主軸受、駆動モータ等への切削液等の侵入を防止することができ、信頼性の高い主軸装置とすることができるという効果が得られる。
また、スリンガを弾性体により形成したことにより、主軸組立体が外筒に対して挿抜可能となり、保守性のよい主軸装置とすることができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、図面を参照して本発明による主軸装置の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は実施例１の主軸装置を示す断面図、図２は実施例１の主軸組立体を示す断面図、図３は実施例１の主軸装置の後方部を示す拡大図である。
図１において、１は主軸装置である。
２は外筒であり、合金鋼等の鋼材で製作された円筒状部材であって、外周面に設けられた固定フランジ２ａにより図示しない主軸頭等にボルト等により固定される。
【００１１】
また、外筒２の外筒内周面３には誘導モータ等の駆動モータ４の複数のコイルを備えたステータ４ａが圧入等により設置される。
５はフロントハウジングであり、合金鋼等の鋼材で製作された円筒状部材であって、外周面に設けられた取付フランジ５ａを用いてボルト等により外筒２に着脱自在に組付けられると共に、取付フランジ５ａの後方（図１に矢印Ｐで示す方向をいう。また矢印Ｐの反対方向を前方という。）側の内径側に設けられた嵌合突起５ｂが外筒２の外筒内周面３に嵌合して外筒２との同軸が確保される。
【００１２】
６はフロント主軸受であり、フロントハウジング５の内周面に外輪が嵌合する複数のアンギュラ玉軸受に間座６ａや軸受押え７により予圧を付与して構成される。本実施例では並列配置とした２個のアンギュラ玉軸受を背面配置に対向させてフロント主軸受６が構成されている。
８は主軸であり、合金鋼等の鋼材で製作された棒状部材であって、その外周面がフロント主軸受６の内輪に嵌合して回転支持される。
【００１３】
主軸８には、その軸芯に沿って主軸８の全長に渡る連通孔９ａが穿孔されており、主軸８の前方に装着された工具ホルダ１０に取付けられた工具１１の刃先に切削液を供給する。
主軸８のフロントハウジング５の取付フランジ５ａの後方のステータ４ａと隙間を介して対向する位置には、主軸構成物としての駆動モータ４のロータ４ｂが圧入等により固定されており、ステータ４ａに接続する動力ケーブル１２から供給される電力によりステータ４ａと共同して主軸８を回転させる。
【００１４】
１３は主軸構成物としてのリア主軸受であり、合金鋼等の鋼材で円筒状に成形された軸受スリーブ１４の内周面に外輪が嵌合し、主軸８の外周面に内輪が嵌合する複数のアンギュラ玉軸受に間座１３ａや軸受押え１５により予圧を付与して構成される。本実施例では背面配置とした２個のアンギュラ玉軸受の外輪を軸受スリーブ１４に嵌合し、間座１３ａや軸受押え１５を組付けることによりリア主軸受１３が構成されている。
【００１５】
軸受スリーブ１４の外周面は、外筒２の後方に取付けられたスリーブハウジング１６の内周面にスキマ嵌めにより嵌め合わされ、前後方向の移動が可能なように構成される。
上記のフロント主軸受６およびリア主軸受１３により主軸８が外筒２に対して回転自在に支持されると共に、軸受スリーブ１４とスリーブハウジング１６との嵌合により主軸８の熱膨張による伸びが吸収される。
【００１６】
１８は主軸構成物としてのエンコーダであり、金属材料等で製作された外周面に多数の歯を形成した円環状部材であって、その内周面が円環状のエンコーダアダプタ１８ａに圧入等により固定され、エンコーダアダプタ１８ａの内周面がリア主軸受１３の後方の主軸８の外周面に嵌合する。
１９は回転位置検出センサであり、スリーブハウジング１６の後方の端面にエンコーダ１８の外周面の歯に隙間を介して対向して配置された光学式等のセンサであって、エンコーダ１８の歯を検出して矩形波等として出力する機能を有している。
【００１７】
２１は主軸構成物としての軸受ナットであり、主軸８の後部に設けられたネジ部に螺合し、エンコーダ１８のエンコーダアダプタ１８ａを介してリア主軸受１３のアンギュラ玉軸受の内輪を押圧して固定すると共にエンコーダ１８を主軸８に固定する。
２２はピストン機構であり、図３に示すようにスリーブハウジング１６の後方に配置されたケース２３の後方に設置されたシリンダ２４と、この内部にＯリング２５ａやシール体２５ｂを介して挿入されたピストン２５およびカバー２６により構成され、ピストン２５の前後に形成された圧力室２７ａ、２７ｂに油圧または空気圧を導入して前後に往復動可能に構成されており、主軸８の後部から挿入されている図示しないアンクランプ機構のドッグ軸２８に鍔状に形成された主軸構成物としてのドッグ２９を圧力室２７ａを加圧してピストン２５が押圧することにより工具ホルダ１０をアンクランプ状態にする。
【００１８】
また、ドッグ軸２８は主軸８とはスプライン等を介して軸方向の移動を許容して共に回転するように構成されており、その軸芯に沿って穿孔された連通孔９ｂが主軸８の連通孔９ａと図示しないＯリング等を介して連通している。
２９ａは位置検出センサであり、電磁式または静電容量式等の近接する部品の存在を検知するセンサであって、ドッグ２９の位置を検出して工具ホルダ１０のクランプまたはアンクランプ状態を検出する。
【００１９】
３０はロータリジョイントカートリッジであり、合金鋼等の鋼材で製作され、ピストン機構２２のカバー２６の後方に配置された外周面を段付形状とした有底の円筒状部材であって、その内側にカバー２６に設置された軸受部３１が配置される。
軸受部３１は２個のアンギュラ玉軸受を正面配置として軸受箱に収納した軸受装置であって、内輪に嵌合する回転軸３２を回転自在に支持する。
【００２０】
ロータリジョイントカートリッジ３０の後部には切削液供給孔３３が設けられており、図示しない切削液供給装置からパイプ等により加圧された切削液が供給される。
３４は回転シール装置であり、静止体であるロータリジョイントカートリッジ３０に設けられた固定側シール３４ａを回転体である回転軸３２の後端部に設けられた回転側シール３４ｂに摺接させて静止系と回転系とを封止する接触シール、例えばメカニカルシールであって、切削液供給孔３３と回転軸３２の軸芯に沿って穿孔された連通孔９ｃを連通させている。
【００２１】
３５は連結部であり、回転軸３２とドッグ軸２８とをスプライン等を介して軸方向の移動を許容して共に回転するように連結すると共に、回転軸３２の連通孔９ｃとドッグ軸の連通孔９ｂとを連通している。
３７はパッキンであり、合成ゴム等で形成された接触シールであって、ドッグ軸２８の往復動に伴う回転軸３２のドッグ軸２８の相対移動を許容して連結部３５から溢れた切削液を封止する。
【００２２】
上記により連通孔９ａ、９ｂ、９ｃが連通し、本実施例の連通路９が形成される。
３８はパージエア供給口であり、図示しない空気源から供給される加圧空気をエア通路３８ａを通じて主軸装置１の内部に供給する。
４０は主軸構成物としてのスリンガであり、ニトリルゴムやフッ素ゴム等の比較的硬質で耐油性に優れた弾性体で製作された比較的薄い円環状部材であって、その外周側を前方へ傾斜するように曲折させた傾斜縁４０ａが形成されており、円環状のスリンガ押え４１を介してボルトにより軸受ナット２１に固定され、主軸８の後端部に設置される。
【００２３】
なお、スリンガ４０を形成する材料は、前記に限らず、比較的硬質のビニール等であってもよい。要は比較的硬質の耐油性に優れた弾性体であればどのような材料であってもよい。
スリンガ押え４１の内周面と主軸８の外周面の間にはＯリング４２が装着され、スリンガ４０の後方から主軸８の外周面を伝う切削液等の前方への洩れを封止する。
【００２４】
４３は受皿であり、ケース２３のケース内周面２３ａから軸芯に向うＬ字状断面を有する円環状部材であって、その内径部にはＬ字状の辺の一方が後方に向って突出した受縁４４が形成されており、スリンガ４０の直前に配置される。
また、ケース２３には受縁４４とケース内周面２３ａとで形成される空間とケース２３の外部とを連通する排出孔４５が設けられている。本実施例の受皿４３はケース２３のケース内周面２３ａに一体に形成されている。
【００２５】
上記のフロントハウジング５とフロント主軸受６、主軸８およびドッグ軸２８並びに主軸８のフロントハウジング５の嵌合突起５ｂの後方に取付けられた主軸構成物であるロータ４ｂ、リア主軸受１３、エンコーダ１８、軸受ナット２１、スリンガ４０、ドッグ２９等により図２に示す本実施例の主軸組立体４８が構成される。
また、図２に示すように上記の各部位の直径は、外筒２の外筒内周面３の直径に相当するフロントハウジング５の嵌合突起５ｂの外径はφＡで形成され、主軸構成物のであるロータ４ｂの外径はφＢ、リア主軸受１３の軸受スリーブ１４の外径はφＣ、エンコーダ１８の歯の外径はφＤ、軸受ナット２１の外径はφＥ、スリンガ４０の外径はφＦ、ドッグ２９の外径はφＧで形成されており、スリンガ４０を除く主軸構成物の外径は、フロントハウジング５の嵌合突起５ｂの外径φＡに対して、φＡ＞φＢ＞φＣ＞φＤ＞φＥ＞φＧとなるように後方に向って順に小さくなるように形成されている。
【００２６】
スリンガ４０の外径φＦは、図３に示すように受皿４３の内径φＨより大きくケース２３のケース内周面２３ａの直径より小さくなるように形成されている。
上記のステータ４ａを組付けた外筒２に、回転位置検出センサ１９を組付けたスリーブハウジング１６、受皿４３を有するケース２３、ピストン機構２２、回転軸３２や回転シール装置３４を組付けたロータリジョイントカートリッジ等を組立てて本実施例の外筒組立体が形成される。
【００２７】
上述した構成の作用について説明する。
本実施例の主軸装置１は、静止系であるフロントハウジング５や外筒２、スリーブハウジング１６、ケース２３、シリンダ２４、カバー２６、ロータリジョイントカートリッジ３０等の嵌合部や接合部はＯリング等により、動力ケーブル１２の取出し口はブーツシール等により封止され、外部から塵や切削液等が侵入しないように構成されている。
【００２８】
また、ロータリジョイントカートリッジ３０の静止系と回転系の封止は回転シール装置３４で、ピストン機構２２の往復作動に伴う相対移動の封止はＯリング２５ａ、シール体２５ｂ、パッキン３７により行われているので、通常はピストン機構２２が油圧式の場合の作動媒体や切削液供給孔３３から供給され、連通路９を通過する切削液が主軸装置１の内部に漏れ出すことはないが、回転シール装置３４のシール体やＯリング２５ａ、シール体２５ｂ、パッキン３７がその摺動により限度を超えて摩耗した場合や回転シール装置３４の破損や脱落等の不測の事態が生じた場合には作動媒体や切削液が主軸装置１の内部に漏れ出すことになる。
【００２９】
本実施例では、このような内部洩れの要因となる部位を後方、つまり主軸８の後端部の後方に集中して配置し、主軸８の後端部にスリンガ４０および受皿４３を設けて上記の内部洩れが生じた場合においてもリア主軸受１３や駆動モータ４およびフロント主軸受６等の重要部位へ切削液等が侵入することを防止している。
すなわち、主軸８の回転中に内部洩れが生じた場合には、切削液等が自重によりスリンガ４０の上部に漏れ出してくる。そして主軸８と共に回転しているスリンガ４０のスリンガ押え４１に達した切削液等はスリンガ押え４１と主軸８との間がＯリング４２により封止されているので、スリンガ押え４１の上面を遠心力等により移動してスリンガ４０の傾斜縁４０ａに達し、一部は遠心力によりケース２３のケース内周面２３ａの方向に振り飛ばされ、その他はスリンガ４０の外周側で前方へ傾斜している傾斜縁４０ａを伝って移動し、そこから内径がスリンガ４０の外径より小さく形成されている受皿４３へ落下して受縁４４とケース内周面２３ａの間の空間に集められる。
【００３０】
また、ケース内周面２３ａに振り飛ばされた切削液等や直接ロータリジョイントカートリッジ３０の内壁に付着した切削液等は、自重によりそれぞれの壁面を伝わってケース内周面２３ａの内側に突出している受皿４３に受け止められ、受縁４４とケース内周面２３ａの間の空間に集められる。
このようにして集められた切削液等は、排出孔４５により主軸装置１の外部へ排出される。
【００３１】
この場合に、スリンガ４０が回転しており、傾斜縁４０ａが前方へ傾斜しているので、切削液等がスリンガ４０の下面を伝わって主軸８側に侵入することが防止される。
また、受皿４３の内径部には後方に向って突出した受縁４４が設けられているので、落下した切削液等が主軸８側に侵入ことが防止されると共に、主軸８側に溢れ出ることが防止される。
【００３２】
更に、主軸装置１の内部はパージエア供給口３８からエア通路３８ａを通じて供給された加圧空気により加圧されているので、受皿４３へ落下した切削液等が排出孔４５から速やかに排出されると共に、主軸装置１の外部から塵や水分が浸入することが防止される。
なお、主軸が回転していない場合は、上記の遠心力による作用はなくなるが、切削液等は自重により受縁４４とケース内周面２３ａの間の空間に集まり、排出孔４５から外部へ排出される。
【００３３】
このようにして、内部洩れがあった場合の切削液等の主軸装置１の重要部位への侵入が防止され、内部洩れがあった場合の保守範囲を回転シール装置３４やＯリング２５ａ、シール体２５ｂ、パッキン３７のシール部品のみに止めることができる。
保守等のために本実施例の主軸組立体４８と外筒組立体とを分解する場合は、外筒２とフロントハウジング５を締結している取付フランジ５ａのボルトを取外し、フロントハウジング５と主軸８を前方に引張って主軸組立体４８を外筒組立体から抜取る。
【００３４】
この時、図４（ａ）に示す取付フランジ５ａのボルトを取外した直後の状態から主軸組立体４８を前方（図４に太い矢印で示す図１の矢印Ｐと反対方向）に引張ると、図４（ｂ）に示すように弾性体で受皿４３の内径より大きい外径で形成されているスリンガ４０が受皿４３の受縁４４の後方に当接してその弾性により後方に変形し、受皿４３の内径をすり抜けて図４（ｃ）に示すように受皿４３の前方に抜取られる。その後は主軸組立体４８の各主軸構成物がフロントハウジング５から後方に向って順に小径となるように形成されているので、主軸組立体４８を外筒組立体から円滑に抜取ることができる。
【００３５】
この場合に、スリンガ４０を受皿４３の前方に抜取った後にスリンガ４０の外径部が外筒組立体を構成する各部品の内径より大きい部位があったとしてもスリンガ４０が弾性体で形成されているので前記と同様にスリンガ４０が後方に変形して主軸組立体４８を外筒組立体から抜取ることができる。
本実施例の主軸組立体４８と外筒組立体とを組立てる場合は、ドッグ軸２８側から主軸組立体４８を外筒組立体の内部に後方（図５に太い矢印で示す図１の矢印Ｐと同方向）に向って挿入する。
【００３６】
この時、主軸組立体４８の各主軸構成物がフロントハウジング５から後方に向って順に小径となるように形成されているので、図５（ａ）に示すスリンガ４０が受皿４３の直前に位置するまでは主軸組立体４８を外筒組立体４８の内部に円滑に挿入することができ、更に主軸組立体４８を挿入すると、図５（ｂ）に示すように弾性体で受皿４３の内径より大きい外径で形成されているスリンガ４０が受皿４３の受縁４４の前方に当接してその弾性により前方に変形し、受皿４３の内径をすり抜けて図５（ｃ）に示すように受皿４３の後方に挿入される。その後は主軸組立体４８の各主軸構成物がフロントハウジング５から後方に向って順に小径となるように形成されているので、主軸組立体４８を外筒組立体に円滑に挿入することができる。
【００３７】
そして、外筒２とフロントハウジング５を締結する取付フランジ５ａのボルトを締付け、主軸組立体４８を外筒組立体に組付ける。
この場合に、主軸組立体４８を挿入してスリンガ４０を受皿４３の直前に位置させる前にスリンガ４０の外径部が外筒組立体を構成する各部品の内径より大きい部位があったとしてもスリンガ４０が弾性体で形成されているので前記と同様にスリンガ４０が前方に変形して主軸組立体４８を外筒組立体に挿入することができる。
【００３８】
このように、受皿４３の内径より大きい外径を有するスリンガ４０を弾性体で形成すれば、内部洩れが生じた場合の重要部位への切削液等の侵入を防止することができると共に外筒組立体への主軸組立体４８の挿抜を容易に行うことができるので、保守範囲をシール部品に限定することができると共に保守に要する時間を短縮して主軸装置を設けた工作機械の稼動効率を向上させることができる。
【００３９】
なお、本実施例においては、組立性および加工性の観点から、外筒２とスリーブハウジング１６およびケース２３を別部品として設定しているが、上記のように本実施例の主軸組立体４８は外筒２の前方からの挿抜が可能であるので、これらを外筒２に統合した１部品として形成するようにしてもよい。
以上説明したように、本実施例では、主軸の後端部にスリンガを設け、その直前に外筒の内径部に設けた受皿を配置し、スリンガの外径を受皿の内径より大きく設定したことによって、回転シール装置やパッキン等のシール部品から切削液等の内部洩れが生じた場合においても受皿の内径より大きい外径を有するスリンガによりフロント主軸受やリア主軸受、駆動モータ等への切削液等の侵入を防止することができ、信頼性の高い主軸装置とすることができる。
【００４０】
また、スリンガを弾性体で形成するようにしたことによって、スリンガの外径を受皿の内径より大きく設定してもその弾性により主軸組立体を外筒組立体へ容易に挿抜することができ、保守性に優れた主軸装置とすることができる。
なお、本実施例では受皿をスリンガの直前に配置するとして説明したが、受皿の位置は前記に限らず、スリンガの前方で、フロント主軸受やリア主軸受、駆動モータの中の最も後方の主軸構成物までの間に配置すれば、上記と同様の効果を得ることができる。
【実施例２】
【００４１】
図６は実施例２の主軸装置の後方部を示す拡大図である。
なお、上記実施例１と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
図６において、５１はスリンガであり、合金鋼等の鋼板またはアルミニウム合金等の金属板で上記実施例１のスリンガ４０とスリンガ押え４１とを一体にした形状に製作された円環状部材であって、その外周側には傾斜縁５１ａが形成されており、ボルトにより軸受ナット２１に固定されて主軸８の後端部に設置される。
【００４２】
５２は受皿であり、実施例１のスリンガ４０と同様の弾性体で製作され、実施例１と同様のＬ字状断面を有する円環状部材であって、内径部には後方に向って突出した受縁５３が形成されており、受皿押え５４を介してボルトによりケース２３の後端部の内側面に固定され、スリンガ５１の直前に配置される。
本実施例のケース２３には、受縁５３とケース内周面２３ａとで形成される空間とケース２３の外部である図示しない吸引ポンプに接続する吸引口５５とを連通する排出孔５６が設けられている。
【００４３】
上記の構成の作用について説明する。
本実施例において内部洩れが生じた場合は、上記実施例１と同様に切削液等が自重によりスリンガ５１の上部に漏れ出してくると、切削液等はスリンガ５１の上面を遠心力等により移動してスリンガ５１の傾斜縁５１ａに達し、一部は遠心力によりケース内周面２３ａの方向に振り飛ばされ、その他は傾斜縁５１ａから内径がスリンガ５１の外径より小さく形成されている受皿５２へ落下して受縁５３とケース内周面２３ａの間の空間に集められる。
【００４４】
また、内壁に付着した切削液等は、自重によりそれぞれの壁面を伝わってケース内周面２３ａの内側に突出している受皿５２に受け止められ、受縁５３とケース内周面２３ａの間の空間に集められる。
このようにして集められた切削液等は、排出孔５６に連通する吸引口５５から主軸装置１の外部へ吸引されて排出される。
【００４５】
保守等のために本実施例の主軸組立体４８と外筒組立体とを分解する場合は、上記実施例１の図４と同様の手順で主軸組立体４８を抜取るときに、弾性体で形成された受皿５２の後方に受皿５２の内径より大きい外径で形成されている略剛体のスリンガ５１が当接した時、受皿５２がその弾性により前方に変形し、スリンガ５１が受皿５２の内径をすり抜けてその前方に抜取られる。その他の作動は実施例１と同様である。
【００４６】
本実施例の主軸組立体４８と外筒組立体とを組立てる場合は、実施例１の図５と同様の手順で主軸組立体４８を挿入するときに、弾性体で形成された受皿５２の前方に受皿５２の内径より大きい外径で形成されている略剛体のスリンガ５１が当接した時、受皿５２がその弾性により後方に変形し、スリンガ５１が受皿５２の内径をすり抜けてその後方に挿入される。その他の作動は実施例１と同様である。
【００４７】
このように、スリンガ５１の外径より小さい内径を有する受皿５２を弾性体で形成するようにしても、内部洩れが生じた場合の重要部位への切削液等の侵入を防止することができると共に外筒組立体への主軸組立体４８の挿抜を容易に行うことができる。
以上説明したように、本実施例では、上記実施例１と同様の効果に加えて、受皿を弾性体で形成するようにしたことによって、略剛体のスリンガの外径を受皿の内径より大きく設定してもその弾性により主軸組立体を外筒組立体へ容易に挿抜することができ、保守性に優れた主軸装置とすることができる。
【００４８】
また、スリンガを金属板等で形成して略剛体としてことによって、遠心力によるスリンガの膨張を抑制することが可能になり、ケース内周面との隙間を小さく設定することができるので、主軸装置の内部への切削液等の侵入を効果的に防止することができる。
更に、受皿に集められた切削液等を吸引により排出するようにしたことによって、主軸装置の内部への切削液等の侵入を更に効果的に防止することができる。
【００４９】
なお、上記においては、スリンガまたは受皿のどちらか一方を弾性体で形成するとして説明したが、スリンガおよび受皿の両方を弾性体で形成しても同様の効果を得ることができる。
また、上記各実施例においては、ビルトインモータ式の主軸装置に本発明を適用した場合を例に説明したが、本発明を適用する主軸装置は前記に限らず、エアモータ式や外部駆動式等の主軸装置に適用しても同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】実施例１の主軸装置を示す断面図
【図２】実施例１の主軸組立体を示す断面図
【図３】実施例１の主軸装置の後方部を示す拡大図
【図４】実施例１の主軸組立体の抜取り手順を示す説明図
【図５】実施例１の主軸組立体の挿入手順を示す説明図
【図６】実施例２の主軸装置の後方部を示す拡大図
【符号の説明】
【００５１】
１ 主軸装置
２ 外筒
２ａ 固定フランジ
３ 外筒内周面
４ 駆動モータ
４ａ ステータ
４ｂ ロータ
５ フロントハウジング
５ａ 取付フランジ
５ｂ 嵌合突起
６ フロント主軸受
６ａ、１３ａ 間座
７、１５ 軸受押え
８ 主軸
９ 連通路
９ａ、９ｂ、９ｃ 連通孔
１０ 工具ホルダ
１１ 工具
１２ 動力ケーブル
１３ リア主軸受
１４ 軸受スリーブ
１６ スリーブハウジング
１８ エンコーダ
１８ａ エンコーダアダプタ
１９ 回転位置検出センサ
２１ 軸受ナット
２２ ピストン機構
２３ ケース
２３ａ ケース内周面
２４ シリンダ
２５ ピストン
２５ａ、４２ Ｏリング
２５ｂ シール体
２６ カバー
２７ａ、２７ｂ 圧力室
２８ ドッグ軸
２９ ドッグ
２９ａ 位置検出センサ
３０ ロータリジョイントカートリッジ
３１ 軸受部
３２ 回転軸
３３ 切削液供給孔
３４ 回転シール装置
３４ａ 固定側シール
３４ｂ 回転側シール
３５ 連結部
３７ パッキン
３８ パージエア供給口
３８ａ エア通路
４０、５１ スリンガ
４０ａ、５１ａ 傾斜縁
４１ スリンガ押え
４３、５２ 受皿
４４、５３ 受縁
４５、５６ 排出孔
４８ 主軸組立体
５４ 受皿押え
５５ 吸引口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フライス盤やマシニングセンタ、研削盤等の工作機械に備えられる主軸装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の主軸装置は、支持台に固定された外筒に着脱可能に組付けられるフロントハウジングに、フロント主軸受により回転自在に支持された主軸と、主軸のフロントハウジングの後方に取付けられた駆動モータのロータや張出フランジ、ベアリングスリーブの張出部等の主軸構成物とを組付けて一体とした主軸組立体を構成し、この主軸組立体の主軸構成物の外径をフロントハウジング側から順に小さく形成して外筒に対して挿抜可能にし、主軸の軸芯に沿って設けた連通孔を介して最後方から切削液を工具に供給して工作物の加工を行ってしている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、出願人は、特願２００３−４１９８５４において主軸組立体の挿抜性を確保した上で主軸組立体の主軸構成物にリア主軸受を加え、メンテナンス性を向上させた主軸装置を提案している。
【特許文献１】特開平７−１１２３０３号公報（第２頁段落０００９−第４頁段落００３３、第３図、第４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の技術においては、主軸組立体の主軸構成物の外径をフロントハウジング側から順に小さく形成して外筒に収納しているため、回転している主軸と静止している外筒等の間に設けられた連通孔に供給される切削液の主軸装置内部への洩れを封止するパッキン等のシール部品が摩耗や破損をした場合には内部洩れが生じ、漏れ出した切削液がシール機構の前方に配置されたフロント主軸受やリア主軸受および駆動モータのステータに達しやすく、フロント主軸受やリア主軸受に侵入すると潤滑剤を洗い流してこれらの破損の原因となり、ステータに付着するとコイルの絶縁破壊を起こして漏電の原因になることが懸念されるという問題がある。
【０００５】
このフロント主軸受やリア主軸受および駆動モータは一つでも故障すると主軸装置の正常な回転を継続することが困難になる重要部位であるので、シール部品の摩耗等による内部洩れが原因となって主軸装置の保守範囲が全体におよぶことは避けなければならず、このような場合の保守範囲をシール部品のみに止める技術の開発が期待されている。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、切削液のシール部品の磨耗等により内部漏れが生じた場合においても保守範囲をシール部品のみに止める手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するために、外筒と、該外筒に着脱可能に組付けられるフロントハウジングと、該フロントハウジングに嵌合するフロント主軸受と、該フロント主軸受により回転自在に支持される主軸と、該主軸の前記フロントハウジングの後方に取付けられ、前記外筒の内側に収納される複数の主軸構成物とを備え、該主軸構成物の外径を前記フロントハウジング側から順に小さく形成し、前記フロントハウジングとフロント主軸受と主軸と主軸構成物を一体とした主軸組立体を前記外筒に対して挿抜可能に構成した主軸装置において、前記主軸の後端部に、前記主軸構成物の一つとして円環状のスリンガを設け、前記外筒の内径部に円環状の受皿を設け、前記スリンガの外径を前記受皿の内径より大きく設定すると共に、前記受皿を前記スリンガの前方に配置したことを特徴とする。
【０００７】
また、前記スリンガを弾性体により形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
これにより、本発明は、シール部品から切削液等の内部洩れが生じた場合においても受皿の内径より大きい外径を有するスリンガによってフロント主軸受やリア主軸受、駆動モータ等への切削液等の侵入を防止することができ、信頼性の高い主軸装置とすることができるという効果が得られる。
また、スリンガを弾性体により形成したことにより、主軸組立体が外筒に対して挿抜可能となり、保守性のよい主軸装置とすることができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、図面を参照して本発明による主軸装置の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は実施例１の主軸装置を示す断面図、図２は実施例１の主軸組立体を示す断面図、図３は実施例１の主軸装置の後方部を示す拡大図である。
図１において、１は主軸装置である。
２は外筒であり、合金鋼等の鋼材で製作された円筒状部材であって、外周面に設けられた固定フランジ２ａにより図示しない主軸頭等にボルト等により固定される。
【００１１】
また、外筒２の外筒内周面３には誘導モータ等の駆動モータ４の複数のコイルを備えたステータ４ａが圧入等により設置される。
５はフロントハウジングであり、合金鋼等の鋼材で製作された円筒状部材であって、外周面に設けられた取付フランジ５ａを用いてボルト等により外筒２に着脱自在に組付けられると共に、取付フランジ５ａの後方（図１に矢印Ｐで示す方向をいう。また矢印Ｐの反対方向を前方という。）側の内径側に設けられた嵌合突起５ｂが外筒２の外筒内周面３に嵌合して外筒２との同軸が確保される。
【００１２】
６はフロント主軸受であり、フロントハウジング５の内周面に外輪が嵌合する複数のアンギュラ玉軸受に間座６ａや軸受押え７により予圧を付与して構成される。本実施例では並列配置とした２個のアンギュラ玉軸受を背面配置に対向させてフロント主軸受６が構成されている。
８は主軸であり、合金鋼等の鋼材で製作された棒状部材であって、その外周面がフロント主軸受６の内輪に嵌合して回転支持される。
【００１３】
主軸８には、その軸芯に沿って主軸８の全長に渡る連通孔９ａが穿孔されており、主軸８の前方に装着された工具ホルダ１０に取付けられた工具１１の刃先に切削液を供給する。
主軸８のフロントハウジング５の取付フランジ５ａの後方のステータ４ａと隙間を介して対向する位置には、主軸構成物としての駆動モータ４のロータ４ｂが圧入等により固定されており、ステータ４ａに接続する動力ケーブル１２から供給される電力によりステータ４ａと共同して主軸８を回転させる。
【００１４】
１３は主軸構成物としてのリア主軸受であり、合金鋼等の鋼材で円筒状に成形された軸受スリーブ１４の内周面に外輪が嵌合し、主軸８の外周面に内輪が嵌合する複数のアンギュラ玉軸受に間座１３ａや軸受押え１５により予圧を付与して構成される。本実施例では背面配置とした２個のアンギュラ玉軸受の外輪を軸受スリーブ１４に嵌合し、間座１３ａや軸受押え１５を組付けることによりリア主軸受１３が構成されている。
【００１５】
軸受スリーブ１４の外周面は、外筒２の後方に取付けられたスリーブハウジング１６の内周面にスキマ嵌めにより嵌め合わされ、前後方向の移動が可能なように構成される。
上記のフロント主軸受６およびリア主軸受１３により主軸８が外筒２に対して回転自在に支持されると共に、軸受スリーブ１４とスリーブハウジング１６との嵌合により主軸８の熱膨張による伸びが吸収される。
【００１６】
１８は主軸構成物としてのエンコーダであり、金属材料等で製作された外周面に多数の歯を形成した円環状部材であって、その内周面が円環状のエンコーダアダプタ１８ａに圧入等により固定され、エンコーダアダプタ１８ａの内周面がリア主軸受１３の後方の主軸８の外周面に嵌合する。
１９は回転位置検出センサであり、スリーブハウジング１６の後方の端面にエンコーダ１８の外周面の歯に隙間を介して対向して配置された光学式等のセンサであって、エンコーダ１８の歯を検出して矩形波等として出力する機能を有している。
【００１７】
２１は主軸構成物としての軸受ナットであり、主軸８の後部に設けられたネジ部に螺合し、エンコーダ１８のエンコーダアダプタ１８ａを介してリア主軸受１３のアンギュラ玉軸受の内輪を押圧して固定すると共にエンコーダ１８を主軸８に固定する。
２２はピストン機構であり、図３に示すようにスリーブハウジング１６の後方に配置されたケース２３の後方に設置されたシリンダ２４と、この内部にＯリング２５ａやシール体２５ｂを介して挿入されたピストン２５およびカバー２６により構成され、ピストン２５の前後に形成された圧力室２７ａ、２７ｂに油圧または空気圧を導入して前後に往復動可能に構成されており、主軸８の後部から挿入されている図示しないアンクランプ機構のドッグ軸２８に鍔状に形成された主軸構成物としてのドッグ２９を圧力室２７ａを加圧してピストン２５が押圧することにより工具ホルダ１０をアンクランプ状態にする。
【００１８】
また、ドッグ軸２８は主軸８とはスプライン等を介して軸方向の移動を許容して共に回転するように構成されており、その軸芯に沿って穿孔された連通孔９ｂが主軸８の連通孔９ａと図示しないＯリング等を介して連通している。
２９ａは位置検出センサであり、電磁式または静電容量式等の近接する部品の存在を検知するセンサであって、ドッグ２９の位置を検出して工具ホルダ１０のクランプまたはアンクランプ状態を検出する。
【００１９】
３０はロータリジョイントカートリッジであり、合金鋼等の鋼材で製作され、ピストン機構２２のカバー２６の後方に配置された外周面を段付形状とした有底の円筒状部材であって、その内側にカバー２６に設置された軸受部３１が配置される。
軸受部３１は２個のアンギュラ玉軸受を正面配置として軸受箱に収納した軸受装置であって、内輪に嵌合する回転軸３２を回転自在に支持する。
【００２０】
ロータリジョイントカートリッジ３０の後部には切削液供給孔３３が設けられており、図示しない切削液供給装置からパイプ等により加圧された切削液が供給される。
３４は回転シール装置であり、静止体であるロータリジョイントカートリッジ３０に設けられた固定側シール３４ａを回転体である回転軸３２の後端部に設けられた回転側シール３４ｂに摺接させて静止系と回転系とを封止する接触シール、例えばメカニカルシールであって、切削液供給孔３３と回転軸３２の軸芯に沿って穿孔された連通孔９ｃを連通させている。
【００２１】
３５は連結部であり、回転軸３２とドッグ軸２８とをスプライン等を介して軸方向の移動を許容して共に回転するように連結すると共に、回転軸３２の連通孔９ｃとドッグ軸の連通孔９ｂとを連通している。
３７はパッキンであり、合成ゴム等で形成された接触シールであって、ドッグ軸２８の往復動に伴う回転軸３２のドッグ軸２８の相対移動を許容して連結部３５から溢れた切削液を封止する。
【００２２】
上記により連通孔９ａ、９ｂ、９ｃが連通し、本実施例の連通路９が形成される。
３８はパージエア供給口であり、図示しない空気源から供給される加圧空気をエア通路３８ａを通じて主軸装置１の内部に供給する。
４０は主軸構成物としてのスリンガであり、ニトリルゴムやフッ素ゴム等の比較的硬質で耐油性に優れた弾性体で製作された比較的薄い円環状部材であって、その外周側を前方へ傾斜するように曲折させた傾斜縁４０ａが形成されており、円環状のスリンガ押え４１を介してボルトにより軸受ナット２１に固定され、主軸８の後端部に設置される。
【００２３】
なお、スリンガ４０を形成する材料は、前記に限らず、比較的硬質のビニール等であってもよい。要は比較的硬質の耐油性に優れた弾性体であればどのような材料であってもよい。
スリンガ押え４１の内周面と主軸８の外周面の間にはＯリング４２が装着され、スリンガ４０の後方から主軸８の外周面を伝う切削液等の前方への洩れを封止する。
【００２４】
４３は受皿であり、ケース２３のケース内周面２３ａから軸芯に向うＬ字状断面を有する円環状部材であって、その内径部にはＬ字状の辺の一方が後方に向って突出した受縁４４が形成されており、スリンガ４０の直前に配置される。
また、ケース２３には受縁４４とケース内周面２３ａとで形成される空間とケース２３の外部とを連通する排出孔４５が設けられている。本実施例の受皿４３はケース２３のケース内周面２３ａに一体に形成されている。
【００２５】
上記のフロントハウジング５とフロント主軸受６、主軸８およびドッグ軸２８並びに主軸８のフロントハウジング５の嵌合突起５ｂの後方に取付けられた主軸構成物であるロータ４ｂ、リア主軸受１３、エンコーダ１８、軸受ナット２１、スリンガ４０、ドッグ２９等により図２に示す本実施例の主軸組立体４８が構成される。
また、図２に示すように上記の各部位の直径は、外筒２の外筒内周面３の直径に相当するフロントハウジング５の嵌合突起５ｂの外径はφＡで形成され、主軸構成物のであるロータ４ｂの外径はφＢ、リア主軸受１３の軸受スリーブ１４の外径はφＣ、エンコーダ１８の歯の外径はφＤ、軸受ナット２１の外径はφＥ、スリンガ４０の外径はφＦ、ドッグ２９の外径はφＧで形成されており、スリンガ４０を除く主軸構成物の外径は、フロントハウジング５の嵌合突起５ｂの外径φＡに対して、φＡ＞φＢ＞φＣ＞φＤ＞φＥ＞φＧとなるように後方に向って順に小さくなるように形成されている。
【００２６】
スリンガ４０の外径φＦは、図３に示すように受皿４３の内径φＨより大きくケース２３のケース内周面２３ａの直径より小さくなるように形成されている。
上記のステータ４ａを組付けた外筒２に、回転位置検出センサ１９を組付けたスリーブハウジング１６、受皿４３を有するケース２３、ピストン機構２２、回転軸３２や回転シール装置３４を組付けたロータリジョイントカートリッジ等を組立てて本実施例の外筒組立体が形成される。
【００２７】
上述した構成の作用について説明する。
本実施例の主軸装置１は、静止系であるフロントハウジング５や外筒２、スリーブハウジング１６、ケース２３、シリンダ２４、カバー２６、ロータリジョイントカートリッジ３０等の嵌合部や接合部はＯリング等により、動力ケーブル１２の取出し口はブーツシール等により封止され、外部から塵や切削液等が侵入しないように構成されている。
【００２８】
また、ロータリジョイントカートリッジ３０の静止系と回転系の封止は回転シール装置３４で、ピストン機構２２の往復作動に伴う相対移動の封止はＯリング２５ａ、シール体２５ｂ、パッキン３７により行われているので、通常はピストン機構２２が油圧式の場合の作動媒体や切削液供給孔３３から供給され、連通路９を通過する切削液が主軸装置１の内部に漏れ出すことはないが、回転シール装置３４のシール体やＯリング２５ａ、シール体２５ｂ、パッキン３７がその摺動により限度を超えて摩耗した場合や回転シール装置３４の破損や脱落等の不測の事態が生じた場合には作動媒体や切削液が主軸装置１の内部に漏れ出すことになる。
【００２９】
本実施例では、このような内部洩れの要因となる部位を後方、つまり主軸８の後端部の後方に集中して配置し、主軸８の後端部にスリンガ４０および受皿４３を設けて上記の内部洩れが生じた場合においてもリア主軸受１３や駆動モータ４およびフロント主軸受６等の重要部位へ切削液等が侵入することを防止している。
すなわち、主軸８の回転中に内部洩れが生じた場合には、切削液等が自重によりスリンガ４０の上部に漏れ出してくる。そして主軸８と共に回転しているスリンガ４０のスリンガ押え４１に達した切削液等はスリンガ押え４１と主軸８との間がＯリング４２により封止されているので、スリンガ押え４１の上面を遠心力等により移動してスリンガ４０の傾斜縁４０ａに達し、一部は遠心力によりケース２３のケース内周面２３ａの方向に振り飛ばされ、その他はスリンガ４０の外周側で前方へ傾斜している傾斜縁４０ａを伝って移動し、そこから内径がスリンガ４０の外径より小さく形成されている受皿４３へ落下して受縁４４とケース内周面２３ａの間の空間に集められる。
【００３０】
また、ケース内周面２３ａに振り飛ばされた切削液等や直接ロータリジョイントカートリッジ３０の内壁に付着した切削液等は、自重によりそれぞれの壁面を伝わってケース内周面２３ａの内側に突出している受皿４３に受け止められ、受縁４４とケース内周面２３ａの間の空間に集められる。
このようにして集められた切削液等は、排出孔４５により主軸装置１の外部へ排出される。
【００３１】
この場合に、スリンガ４０が回転しており、傾斜縁４０ａが前方へ傾斜しているので、切削液等がスリンガ４０の下面を伝わって主軸８側に侵入することが防止される。
また、受皿４３の内径部には後方に向って突出した受縁４４が設けられているので、落下した切削液等が主軸８側に侵入ことが防止されると共に、主軸８側に溢れ出ることが防止される。
【００３２】
更に、主軸装置１の内部はパージエア供給口３８からエア通路３８ａを通じて供給された加圧空気により加圧されているので、受皿４３へ落下した切削液等が排出孔４５から速やかに排出されると共に、主軸装置１の外部から塵や水分が浸入することが防止される。
なお、主軸が回転していない場合は、上記の遠心力による作用はなくなるが、切削液等は自重により受縁４４とケース内周面２３ａの間の空間に集まり、排出孔４５から外部へ排出される。
【００３３】
このようにして、内部洩れがあった場合の切削液等の主軸装置１の重要部位への侵入が防止され、内部洩れがあった場合の保守範囲を回転シール装置３４やＯリング２５ａ、シール体２５ｂ、パッキン３７のシール部品のみに止めることができる。
保守等のために本実施例の主軸組立体４８と外筒組立体とを分解する場合は、外筒２とフロントハウジング５を締結している取付フランジ５ａのボルトを取外し、フロントハウジング５と主軸８を前方に引張って主軸組立体４８を外筒組立体から抜取る。
【００３４】
この時、図４（ａ）に示す取付フランジ５ａのボルトを取外した直後の状態から主軸組立体４８を前方（図４に太い矢印で示す図１の矢印Ｐと反対方向）に引張ると、図４（ｂ）に示すように弾性体で受皿４３の内径より大きい外径で形成されているスリンガ４０が受皿４３の受縁４４の後方に当接してその弾性により後方に変形し、受皿４３の内径をすり抜けて図４（ｃ）に示すように受皿４３の前方に抜取られる。その後は主軸組立体４８の各主軸構成物がフロントハウジング５から後方に向って順に小径となるように形成されているので、主軸組立体４８を外筒組立体から円滑に抜取ることができる。
【００３５】
この場合に、スリンガ４０を受皿４３の前方に抜取った後にスリンガ４０の外径部が外筒組立体を構成する各部品の内径より大きい部位があったとしてもスリンガ４０が弾性体で形成されているので前記と同様にスリンガ４０が後方に変形して主軸組立体４８を外筒組立体から抜取ることができる。
本実施例の主軸組立体４８と外筒組立体とを組立てる場合は、ドッグ軸２８側から主軸組立体４８を外筒組立体の内部に後方（図５に太い矢印で示す図１の矢印Ｐと同方向）に向って挿入する。
【００３６】
この時、主軸組立体４８の各主軸構成物がフロントハウジング５から後方に向って順に小径となるように形成されているので、図５（ａ）に示すスリンガ４０が受皿４３の直前に位置するまでは主軸組立体４８を外筒組立体４８の内部に円滑に挿入することができ、更に主軸組立体４８を挿入すると、図５（ｂ）に示すように弾性体で受皿４３の内径より大きい外径で形成されているスリンガ４０が受皿４３の受縁４４の前方に当接してその弾性により前方に変形し、受皿４３の内径をすり抜けて図５（ｃ）に示すように受皿４３の後方に挿入される。その後は主軸組立体４８の各主軸構成物がフロントハウジング５から後方に向って順に小径となるように形成されているので、主軸組立体４８を外筒組立体に円滑に挿入することができる。
【００３７】
そして、外筒２とフロントハウジング５を締結する取付フランジ５ａのボルトを締付け、主軸組立体４８を外筒組立体に組付ける。
この場合に、主軸組立体４８を挿入してスリンガ４０を受皿４３の直前に位置させる前にスリンガ４０の外径部が外筒組立体を構成する各部品の内径より大きい部位があったとしてもスリンガ４０が弾性体で形成されているので前記と同様にスリンガ４０が前方に変形して主軸組立体４８を外筒組立体に挿入することができる。
【００３８】
このように、受皿４３の内径より大きい外径を有するスリンガ４０を弾性体で形成すれば、内部洩れが生じた場合の重要部位への切削液等の侵入を防止することができると共に外筒組立体への主軸組立体４８の挿抜を容易に行うことができるので、保守範囲をシール部品に限定することができると共に保守に要する時間を短縮して主軸装置を設けた工作機械の稼動効率を向上させることができる。
【００３９】
なお、本実施例においては、組立性および加工性の観点から、外筒２とスリーブハウジング１６およびケース２３を別部品として設定しているが、上記のように本実施例の主軸組立体４８は外筒２の前方からの挿抜が可能であるので、これらを外筒２に統合した１部品として形成するようにしてもよい。
以上説明したように、本実施例では、主軸の後端部にスリンガを設け、その直前に外筒の内径部に設けた受皿を配置し、スリンガの外径を受皿の内径より大きく設定したことによって、回転シール装置やパッキン等のシール部品から切削液等の内部洩れが生じた場合においても受皿の内径より大きい外径を有するスリンガによりフロント主軸受やリア主軸受、駆動モータ等への切削液等の侵入を防止することができ、信頼性の高い主軸装置とすることができる。
【００４０】
また、スリンガを弾性体で形成するようにしたことによって、スリンガの外径を受皿の内径より大きく設定してもその弾性により主軸組立体を外筒組立体へ容易に挿抜することができ、保守性に優れた主軸装置とすることができる。
なお、本実施例では受皿をスリンガの直前に配置するとして説明したが、受皿の位置は前記に限らず、スリンガの前方で、フロント主軸受やリア主軸受、駆動モータの中の最も後方の主軸構成物までの間に配置すれば、上記と同様の効果を得ることができる。
【実施例２】
【００４１】
図６は実施例２の主軸装置の後方部を示す拡大図である。
なお、上記実施例１と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
図６において、５１はスリンガであり、合金鋼等の鋼板またはアルミニウム合金等の金属板で上記実施例１のスリンガ４０とスリンガ押え４１とを一体にした形状に製作された円環状部材であって、その外周側には傾斜縁５１ａが形成されており、ボルトにより軸受ナット２１に固定されて主軸８の後端部に設置される。
【００４２】
５２は受皿であり、実施例１のスリンガ４０と同様の弾性体で製作され、実施例１と同様のＬ字状断面を有する円環状部材であって、内径部には後方に向って突出した受縁５３が形成されており、受皿押え５４を介してボルトによりケース２３の後端部の内側面に固定され、スリンガ５１の直前に配置される。
本実施例のケース２３には、受縁５３とケース内周面２３ａとで形成される空間とケース２３の外部である図示しない吸引ポンプに接続する吸引口５５とを連通する排出孔５６が設けられている。
【００４３】
上記の構成の作用について説明する。
本実施例において内部洩れが生じた場合は、上記実施例１と同様に切削液等が自重によりスリンガ５１の上部に漏れ出してくると、切削液等はスリンガ５１の上面を遠心力等により移動してスリンガ５１の傾斜縁５１ａに達し、一部は遠心力によりケース内周面２３ａの方向に振り飛ばされ、その他は傾斜縁５１ａから内径がスリンガ５１の外径より小さく形成されている受皿５２へ落下して受縁５３とケース内周面２３ａの間の空間に集められる。
【００４４】
また、内壁に付着した切削液等は、自重によりそれぞれの壁面を伝わってケース内周面２３ａの内側に突出している受皿５２に受け止められ、受縁５３とケース内周面２３ａの間の空間に集められる。
このようにして集められた切削液等は、排出孔５６に連通する吸引口５５から主軸装置１の外部へ吸引されて排出される。
【００４５】
保守等のために本実施例の主軸組立体４８と外筒組立体とを分解する場合は、上記実施例１の図４と同様の手順で主軸組立体４８を抜取るときに、弾性体で形成された受皿５２の後方に受皿５２の内径より大きい外径で形成されている略剛体のスリンガ５１が当接した時、受皿５２がその弾性により前方に変形し、スリンガ５１が受皿５２の内径をすり抜けてその前方に抜取られる。その他の作動は実施例１と同様である。
【００４６】
本実施例の主軸組立体４８と外筒組立体とを組立てる場合は、実施例１の図５と同様の手順で主軸組立体４８を挿入するときに、弾性体で形成された受皿５２の前方に受皿５２の内径より大きい外径で形成されている略剛体のスリンガ５１が当接した時、受皿５２がその弾性により後方に変形し、スリンガ５１が受皿５２の内径をすり抜けてその後方に挿入される。その他の作動は実施例１と同様である。
【００４７】
このように、スリンガ５１の外径より小さい内径を有する受皿５２を弾性体で形成するようにしても、内部洩れが生じた場合の重要部位への切削液等の侵入を防止することができると共に外筒組立体への主軸組立体４８の挿抜を容易に行うことができる。
以上説明したように、本実施例では、上記実施例１と同様の効果に加えて、受皿を弾性体で形成するようにしたことによって、略剛体のスリンガの外径を受皿の内径より大きく設定してもその弾性により主軸組立体を外筒組立体へ容易に挿抜することができ、保守性に優れた主軸装置とすることができる。
【００４８】
また、スリンガを金属板等で形成して略剛体としてことによって、遠心力によるスリンガの膨張を抑制することが可能になり、ケース内周面との隙間を小さく設定することができるので、主軸装置の内部への切削液等の侵入を効果的に防止することができる。
更に、受皿に集められた切削液等を吸引により排出するようにしたことによって、主軸装置の内部への切削液等の侵入を更に効果的に防止することができる。
【００４９】
なお、上記においては、スリンガまたは受皿のどちらか一方を弾性体で形成するとして説明したが、スリンガおよび受皿の両方を弾性体で形成しても同様の効果を得ることができる。
また、上記各実施例においては、ビルトインモータ式の主軸装置に本発明を適用した場合を例に説明したが、本発明を適用する主軸装置は前記に限らず、エアモータ式や外部駆動式等の主軸装置に適用しても同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】実施例１の主軸装置を示す断面図
【図２】実施例１の主軸組立体を示す断面図
【図３】実施例１の主軸装置の後方部を示す拡大図
【図４】実施例１の主軸組立体の抜取り手順を示す説明図
【図５】実施例１の主軸組立体の挿入手順を示す説明図
【図６】実施例２の主軸装置の後方部を示す拡大図
【符号の説明】
【００５１】
１ 主軸装置
２ 外筒
２ａ 固定フランジ
３ 外筒内周面
４ 駆動モータ
４ａ ステータ
４ｂ ロータ
５ フロントハウジング
５ａ 取付フランジ
５ｂ 嵌合突起
６ フロント主軸受
６ａ、１３ａ 間座
７、１５ 軸受押え
８ 主軸
９ 連通路
９ａ、９ｂ、９ｃ 連通孔
１０ 工具ホルダ
１１ 工具
１２ 動力ケーブル
１３ リア主軸受
１４ 軸受スリーブ
１６ スリーブハウジング
１８ エンコーダ
１８ａ エンコーダアダプタ
１９ 回転位置検出センサ
２１ 軸受ナット
２２ ピストン機構
２３ ケース
２３ａ ケース内周面
２４ シリンダ
２５ ピストン
２５ａ、４２ Ｏリング
２５ｂ シール体
２６ カバー
２７ａ、２７ｂ 圧力室
２８ ドッグ軸
２９ ドッグ
２９ａ 位置検出センサ
３０ ロータリジョイントカートリッジ
３１ 軸受部
３２ 回転軸
３３ 切削液供給孔
３４ 回転シール装置
３４ａ 固定側シール
３４ｂ 回転側シール
３５ 連結部
３７ パッキン
３８ パージエア供給口
３８ａ エア通路
４０、５１ スリンガ
４０ａ、５１ａ 傾斜縁
４１ スリンガ押え
４３、５２ 受皿
４４、５３ 受縁
４５、５６ 排出孔
４８ 主軸組立体
５４ 受皿押え
５５ 吸引口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外筒と、該外筒に着脱可能に組付けられるフロントハウジングと、該フロントハウジングに嵌合するフロント主軸受と、該フロント主軸受により回転自在に支持される主軸と、該主軸の前記フロントハウジングの後方に取付けられ、前記外筒の内側に収納される複数の主軸構成物とを備え、該主軸構成物の外径を前記フロントハウジング側から順に小さく形成し、前記フロントハウジングとフロント主軸受と主軸と主軸構成物を一体とした主軸組立体を前記外筒に対して挿抜可能に構成した主軸装置において、
前記主軸の後端部に、前記主軸構成物の一つとして円環状のスリンガを設け、前記外筒の内径部に円環状の受皿を設け、前記スリンガの外径を前記受皿の内径より大きく設定すると共に、前記受皿を前記スリンガの前方に配置したことを特徴とする主軸装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記スリンガを、弾性体により形成したことを特徴とする主軸装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記受皿を、弾性体により形成したことを特徴とする主軸装置。
【請求項４】
外筒と、該外筒に着脱可能に組付けられるフロントハウジングと、該フロントハウジングに嵌合するフロント主軸受と、該フロント主軸受により回転自在に支持される主軸と、該主軸の前記フロントハウジングの後方に取付けられ、前記外筒の内側に収納される複数の主軸構成物とを備え、該主軸構成物の外径を前記フロントハウジング側から順に小さく形成し、前記フロントハウジングとフロント主軸受と主軸と主軸構成物を一体とした主軸組立体を前記外筒に対して挿抜可能に構成した主軸装置において、
前記主軸の後端部に、前記主軸構成物の一つとして弾性体からなる円環状のスリンガを設け、前記外筒の内径部に円環状の受皿を設け、前記スリンガの外径を前記受皿の内径より大きく設定すると共に、前記受皿を前記スリンガの前方に配置したことを特徴とする主軸装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記受皿を、弾性体により形成したことを特徴とする主軸装置。
【請求項６】
外筒と、該外筒に着脱可能に組付けられるフロントハウジングと、該フロントハウジングに嵌合するフロント主軸受と、該フロント主軸受により回転自在に支持される主軸と、該主軸の前記フロントハウジングの後方に取付けられ、前記外筒の内側に収納される複数の主軸構成物とを備え、該主軸構成物の外径を前記フロントハウジング側から順に小さく形成し、前記フロントハウジングとフロント主軸受と主軸と主軸構成物を一体とした主軸組立体を前記外筒に対して挿抜可能に構成した主軸装置において、
前記主軸の後端部に、前記主軸構成物の一つとして円環状のスリンガを設け、前記外筒の内径部に弾性体からなる円環状の受皿を設け、前記スリンガの外径を前記受皿の内径より大きく設定すると共に、前記受皿を前記スリンガの前方に配置したことを特徴とする主軸装置。
【請求項１】
外筒と、該外筒に着脱可能に組付けられるフロントハウジングと、該フロントハウジングに嵌合するフロント主軸受と、該フロント主軸受により回転自在に支持される主軸と、該主軸の前記フロントハウジングの後方に取付けられ、前記外筒の内側に収納される複数の主軸構成物とを備え、該主軸構成物の外径を前記フロントハウジング側から順に小さく形成し、前記フロントハウジングとフロント主軸受と主軸と主軸構成物を一体とした主軸組立体を前記外筒に対して挿抜可能に構成した主軸装置において、
前記主軸の後端部に、前記主軸構成物の一つとして円環状のスリンガを設け、前記外筒の内径部に円環状の受皿を設け、前記スリンガの外径を前記受皿の内径より大きく設定すると共に、前記受皿を前記スリンガの前方に配置したことを特徴とする主軸装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記スリンガを、弾性体により形成したことを特徴とする主軸装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記受皿を、弾性体により形成したことを特徴とする主軸装置。
【請求項４】
外筒と、該外筒に着脱可能に組付けられるフロントハウジングと、該フロントハウジングに嵌合するフロント主軸受と、該フロント主軸受により回転自在に支持される主軸と、該主軸の前記フロントハウジングの後方に取付けられ、前記外筒の内側に収納される複数の主軸構成物とを備え、該主軸構成物の外径を前記フロントハウジング側から順に小さく形成し、前記フロントハウジングとフロント主軸受と主軸と主軸構成物を一体とした主軸組立体を前記外筒に対して挿抜可能に構成した主軸装置において、
前記主軸の後端部に、前記主軸構成物の一つとして弾性体からなる円環状のスリンガを設け、前記外筒の内径部に円環状の受皿を設け、前記スリンガの外径を前記受皿の内径より大きく設定すると共に、前記受皿を前記スリンガの前方に配置したことを特徴とする主軸装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記受皿を、弾性体により形成したことを特徴とする主軸装置。
【請求項６】
外筒と、該外筒に着脱可能に組付けられるフロントハウジングと、該フロントハウジングに嵌合するフロント主軸受と、該フロント主軸受により回転自在に支持される主軸と、該主軸の前記フロントハウジングの後方に取付けられ、前記外筒の内側に収納される複数の主軸構成物とを備え、該主軸構成物の外径を前記フロントハウジング側から順に小さく形成し、前記フロントハウジングとフロント主軸受と主軸と主軸構成物を一体とした主軸組立体を前記外筒に対して挿抜可能に構成した主軸装置において、
前記主軸の後端部に、前記主軸構成物の一つとして円環状のスリンガを設け、前記外筒の内径部に弾性体からなる円環状の受皿を設け、前記スリンガの外径を前記受皿の内径より大きく設定すると共に、前記受皿を前記スリンガの前方に配置したことを特徴とする主軸装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−１０２９０６（Ｐ２００６−１０２９０６Ａ）
【公開日】平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２９５７６５（Ｐ２００４−２９５７６５）
【出願日】平成１６年１０月８日（２００４．１０．８）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月８日（２００４．１０．８）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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