(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内に回転自在に支持されたスピンドルを備え、前記ハウジング内に形成した通路及び前記スピンドル内に形成された通路を通じて当該スピンドルに取付けられたチャックに圧縮空気を供給するようにしたスピンドル装置において、前記チャック近傍における前記ハウジング及び前記スピンドル間に発塵防止用の磁性流体シール部を形成すると共に、前記磁性流体シール部と前記チャックとは反対側に形成された前記ハウジング内の通路から前記スピンドル内の通路に圧縮空気を受け渡す圧縮空気受け渡し部との間に当該圧縮空気受け渡し部から漏れる圧縮空気の圧力を低下させる複数のラビリンス部を形成し、当該複数のラビリンス部は、前記圧縮空気受け渡し部から前記磁性流体シールに向かう下流に行くに従って長さが短くなるように構成され、前記各ラビリンス部で圧力低下された圧縮空気を個別の排気通路を介して前記ハウジングの外周面に形成された個別の排気口から排気装置に排気することを特徴とするスピンドル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チャックを圧縮空気を利用して動作させる工作機械等に使用するスピンドル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスピンドル装置としては、例えば図３に示すものが提案されている。
このスピンドル装置は、円筒状のハウジング１を有し、このハウジング１の内周面における両端側にシール付きの転がり軸受２ａ，２ｂが配設され、これら転がり軸受２ａ，２ｂによってスピンドル３が内周面内に回転自在に保持され、このスピンドル３の一端側に圧縮空気を利用して動作するチャック４を装着するアダプタ５が形成され、他端が図示しないが少なくとも電動モータ及び減速機を備えた回転駆動源に連結されている。
【０００３】
そして、スピンドル３には中心軸位置に軸方向中央部からアダプタ５の端面に開口する圧縮空気通路６が形成され、この圧縮空気通路６の内方側端部に半径方向に外方に延長しかつスピンドル３の外周面に形成した円周溝７に連通する連通路８が形成されている。
一方、ハウジング１には、スピンドル３の円周溝７に対向する内周面に円周溝７より幅広の円周溝９が形成され、この円周溝９がハウジング１を半径方向に貫通する圧縮空気通路１０を介して外周面側に形成された圧縮空気供給口１１に連通されている。
【０００４】
また、転がり軸受２ａはその外輪がハウジング１の端面にボルト締めされたリング状の前蓋１２によってハウジング１に固定されていると共に、転がり軸受２ｂはその内輪がスピンドル３に螺合されたリング状のナット１３によってスピンドル３に固定され、外輪が予圧バネ１４によって外方に定圧予圧されている。
そして、ハウジング１の転がり軸受２ａ及び２ｂの内方側にそれぞれ円周溝７及び９から漏れる圧縮空気を貯留するリング状の空気溜１５ａ及び１５ｂが形成され、これら空気溜１５ａ及び１５ｂがハウジング１の外周面に形成された排気口１６ａ及び１６ｂに連通されている。
【０００５】
このような構成を有するスピンドル装置では、圧縮空気供給口１１を図示しない圧縮空気供給源に接続し、排気口１６ａ及び１６ｂを同様に図示しない排気部に接続することにより、ハウジング１の内周面とスピンドル３の外周面との間から漏れる圧縮空気が転がり軸受２ａ及び２ｂを通じて外部に漏れることを防止するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のスピンドル装置にあっては、ハウジング１にスピンドル３が回転自在に支持されていることから両者間に僅かな間隙を有するため、圧縮空気供給口１１に供給される圧縮空気が円周溝７及び９位置で、ハウジング１及びスピンドル３間の間隙を通じて漏れることを回避することはできないので、転がり軸受２ａ及び２ｂをシール付きとすると共に、これら転がり軸受２ａ及び２ｂの外側にそれぞれラビリンス部１７ａ及び１７ｂを形成することにより、転がり軸受２ａ及び２ｂの内側に形成した空気溜１５ａ及び１５ｂに漏れた圧縮空気を貯留して、これらを排気口１６ａ及び１６ｂを通じて排気することができるが、圧縮空気の圧力が高い場合には円周溝７及び９位置から漏れた圧縮空気が空気溜１５ａ、転がり軸受２ａ及びラビリンス部１７ａを通じて外部に漏れてしまい、発塵をきらうクリーンルーム等で使用することができないという未解決の課題がある。
【０００７】
この未解決の課題を解決するために、例えば特開昭６３−９７８０号公報に示すように、転がり軸受の近傍に磁性流体シール機構を設けることが考えられるが、外部に漏れる圧縮空気の圧力が比較的高く、磁性流体シール機構の耐圧が比較的低いことから磁性流体シール機構がバースト状態となって本来のシール機能を発揮することができないという問題点がある。
【０００８】
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、磁性流体シール機構を有効に利用して発塵を極力抑制することができるスピンドル装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係るスピンドル装置は、ハウジング内に回転自在に支持されたスピンドルを備え、前記ハウジング内に形成した通路及び前記スピンドル内に形成された通路を通じて当該スピンドルに取付けられたチャックに圧縮空気を供給するようにしたスピンドル装置において、前記チャック近傍における前記ハウジング及び前記スピンドル間に発塵防止用の磁性流体シール部を形成すると共に、前記磁性流体シール部と前記チャックとは反対側に形成された前記ハウジング内の通路から前記スピンドル内の通路に圧縮空気を受け渡す圧縮空気受け渡し部との間に当該圧縮空気受け渡し部から漏れる圧縮空気の圧力を低下させる複数のラビリンス部を形成し、当該複数のラビリンス部は、前記圧縮空気受け渡し部から前記磁性流体シールに向かう下流に行くに従って長さが短くなるように構成され、前記各ラビリンス部で圧力低下された圧縮空気を個別の排気通路を介して前記ハウジングの外周面に形成された個別の排気口から排気装置に排気することを特徴としている。
【００１０】
この請求項１に係る発明においては、この請求項１に係る発明においては、ハウジング及びスピンドル間の圧縮空気受け渡し部と磁性流体シール部との間に圧縮空気受け渡し部から漏洩する圧縮空気の圧力を低下させる複数のラビリンス部が形成され、各ラビリンス部が個別の排気通路を介して前記ハウジングの外周面に形成された個別の排気口に連通しているので、圧縮空気受け渡し部から漏れる圧縮空気が各ラビリンス部で圧力低下されると共に、個別の排気口から順次排気装置に排気されるので、その漏れ量及び圧力が順次低下されて、磁性流体シール部に達するときにはその耐圧以下となって、バーストを伴うことなく確実なシール機能を発揮する。しかも、各ラビリンス部の長さが下流に行くに従って短くなるように構成されているので、ラビリンス部全体の長を短くすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示す断面図であり、図中、１は比較的長尺に形成された円筒状のハウジングであって、その内周面に中央部の後述するスピンドル３より大径の小径部１ａと、この小径部１ａの左端側に連接する後述するスピンドル３より僅かに大きい径の最小径部１ｂと、この最小径部１ｂの左端側に連接する小径部１ａより大きい径の中径部１ｃと、この中径部１ｃの左端側に連接する大径部１ｄと、小径部１ａの右端側に連接する前記大径部１ｄと同径の大径部１ｅとが形成され、外周面の中央部に取付フランジ１ｆが形成されている。
【００１２】
ここで、大径部１ｄ及び１ｅにシール付きの転がり軸受２ａ及び２ｂが配設され、転がり軸受２ａの外輪はハウジング１の左端面にボルト締めされた前蓋１２のフランジ部１２ａによってハウジング１に固定され、転がり軸受２ｂの内輪は後述するスピンドル３に螺合されたナット１３によってスピンドル３に固定され、外輪は大径部１ｅの転がり軸受２ｂの左端側に配設された予圧バネ１４によって定圧予圧されている。
【００１３】
そして、転がり軸受２ａ及び２ｂにスピンドル３が回転自在に支持されている。このスピンドル３は中央部の中径部３ａと、その左端側に連接する中径部３ａより大きい径で前蓋１２の内径より僅かに小さい径の大径部３ｂと、中径部３ａの右端側に連接する中径部３ａより小径の小径部３ｃと、この小径部３ｃの右端側に連接する図示しないが少なくとも電動モータ及び減速機を備えた回転駆動源に連結する連結部３ｄとで構成されている。
【００１４】
このスピンドル３の中心位置には、左端面側からハウジング１の小径部１ａの右端側に達する圧縮空気通路３１が穿設され、この圧縮空気通路３１の右端部に半径方向に延長する連結通路３２が連通され、これら連結通路３２の外方端が中径部３ａの外周面に形成された円周溝３３に連通されている。
また、大径部３ｂには、その左端側に圧縮空気を利用して開閉動作する加圧型作動チャック４を装着するアダプタ５が取付けられている。
【００１５】
一方、ハウジング１の小径部１ａには、円筒状のジョイントスリーブ２１が内嵌されている。このジョイントスリーブ２１はその内径がスピンドル３の外径より僅かに大きく設定され、その内周面にスピンドル３の円周溝３３と対向する位置に円周溝と同一形状の円周溝Ｇ０が穿設され、この円周溝Ｇ０が円周上の一点で半径方向に延長してジョイントスリーブ２１を貫通する連結通路２３を介してジョイントスリーブ２１の外周面に開口し、この連結通路２３がハウジング１に形成された圧縮空気通路２４を介してハウジング１の外周面に形成された圧縮空気供給口２５に連通されている。
【００１６】
また、ジョイントスリーブ２１の内周面に円周溝Ｇ０より左方側に所定距離Ｓ１だけ離間した位置に排気部を構成する円周溝Ｇ１が形成され、この円周溝Ｇ１より左方側に所定距離Ｓ１より２割程度短い所定距離Ｓ２だけ離間した位置に同様に排気部を構成する円周溝Ｇ２が形成され、さらに円周溝Ｇ２より左方側に所定距離Ｓ２より３割程度短い所定距離Ｓ３だけ離間した位置に同様に排気部を構成する円周溝Ｇ３が形成され、これら円周溝Ｇ１〜Ｇ３がそれぞれ図２に示すように正面から見て異なる角度で半径方向にジョイントスリーブ２１を貫通して延長する連結孔ＨＣ１〜ＨＣ３を介し、さらにハウジング１内に形成した排気孔ＨＥ１〜ＨＥ３を介してハウジング１の外周面に形成した異なる排気口ＰＥ１〜ＰＥ３に連通されている。
【００１７】
さらに、円周溝Ｇ０及びＧ１間、Ｇ１及びＧ２間、Ｇ２及びＧ３間及びＧ３の左方側がスピンドル３の外周面との間で僅かな間隙となるラビリンス部Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３及びＬ４とされ、円周溝Ｇ０の右方側もラビリンス部Ｌ５とされている。
さらにまた、ハウジング１に形成した大径部１ｄ及び１ｅにおける転がり軸受２ａの右側及び転がり軸受２ｂの左側に形成された空気溜Ａａ及びＡｂが同様にハウジング１に形成した排気孔ＨＥ４及びＨＥ５を通じて異なる排気口ＰＥ４及びＰＥ５に連通されている。
【００１８】
なおさらに、前蓋１２の内周面とスピンドル３の大径部３ｂとの間に磁性流体シール部４１が形成され、且つ前蓋１２の右端面とハウジング１の左端面との間にオーリング４２が配設され、同様に、スピンドル３の大径部３ｂの左端面とアダプタ５の右端面との間にも２つのオーリング４３，４４が同心状に配設され、さらにスピンドル３のナット１３とハウジング１の大径部１ｅに螺合されたリング部材４５との間にラビリンス部４６が形成されている。
【００１９】
そして、ハウジング１がその取付フランジ１ｆを発塵を許容する空間部５０Ａと発塵を嫌う空間部５０Ｂとを仕切る仕切り壁５１にチャック４側を空間部５０Ｂ側として取付けられている。
次に、上記実施形態の動作を説明する。
先ず、ハウジング１に形成された圧縮空気供給口２５に図示しない配管を通じて圧縮空気供給源を接続すると共に、各排気口ＰＥ１〜ＰＥ５に同様に配管を通じて排気装置に接続する。
【００２０】
この状態で、チャック４で被チャック部材を把持する場合には、例えば圧縮空気供給源からの圧縮空気を圧縮空気供給口２５、圧縮空気通路２４を通じ、ジョイントスリーブ２１の連結孔２３、円周溝Ｇ０を通じ、スピンドル３の円周溝３３、連通孔３２、圧縮空気通路３１を通じ、さらにアダプタ５の供給孔５ａを通じてチャック４に供給することにより、チャック４が閉動作して被チャック部材を挟着保持する。
【００２１】
このとき、ハウジング１とジョイントスリーブ２１との間及びジョイントスリーブ２１とスピンドル３との間で圧縮空気の受け渡しが行われるが、ジョイントスリーブ２１はハウジングの小径部１ａに嵌合されているので、両者間に隙間は殆どなく、これら間で空気漏れを生じることはないが、ジョイントスリーブ２１とスピンドル３との間では、スピンドル３が回転するための隙間が生じているので、空気漏れを生じる。
【００２２】
しかしながら、ジョイントスリーブ２１の円周溝Ｇ０と円周溝Ｇ１との間には、スピンドル３との間の隙間を小さくしたラビリンス部Ｌ１が形成されており、しかも、このラビリンス部Ｌ１の長さが比較的長く設定されており、この間の流体抵抗が大きいので、円周溝Ｇ０位置から漏れる圧縮空気量は僅かなものに抑制される。
【００２３】
そして、円周溝Ｇ０位置から漏れた圧縮空気は、排気口ＰＥ１に連通された円周溝Ｇ１に達するが、この円周溝Ｇ１の左側にはラビリンス部Ｌ２が形成され、且つ円周溝Ｇ１は連結孔ＨＣ１及び排気通路ＨＥ１を通じて排気口ＰＥ１に連通されているので、円周溝Ｇ１に達した圧縮空気の大半は排気口ＰＥ１から配管を通じて外部の排気装置に排気される。
【００２４】
しかしながら、残りの圧縮空気はさらにラビリンス部Ｌ２を通じて円周溝Ｇ２に入り、この円周溝Ｇ２でも連結孔ＨＣ２、排気通路ＨＥ２及び排気口ＰＥ２を通じて外部の排気装置に排気され、さらに、円周溝Ｇ２で排気されない圧縮空気はさらにラビリンス部Ｌ３を通じて円周溝Ｇ３に入ることになり、この円周溝Ｇ３の左側にもラビリンス部Ｌ４が形成されていることにより、円周溝Ｇ３内の圧縮空気は連結孔ＨＣ３、排気通路ＨＥ３及び排気口ＰＥ３を通じて外部の排気装置に排気される。
【００２５】
したがって、ラビリンス部Ｌ４を通過して空気溜Ａａに達する空気は殆ど圧力がないと共に、空気量も非常に少なくなり、これらがまた排気通路ＨＥ４、排気口ＰＥ４を通じて外部の排気装置に排気される。
この結果、転がり軸受２ａには、圧縮空気の影響が全く生じない状態となり、転がり軸受２ａより左端側に配設された磁性流体シール部４１がバースト状態となることを確実に防止して確実なシール機能を発揮することが可能となり、転がり軸受２ａで発生する磨耗粉等の塵埃が発塵を嫌う空間部５０Ｂに排出されることを確実に阻止することができる。
【００２６】
一方、ジョイントスリーブ２１の円周溝Ｇ０より右側に漏れる圧縮空気は空気溜Ａｂに達し、この空気溜Ａｂから排気通路ＨＥ５及び排気口ＰＥ５を通じて外部の排気装置に排気されるが、この場合は、空気溜Ａｂに１つのラビリンス部Ｌ５を通じて圧縮空気が漏れることにより、比較的圧力が高く、この漏れた圧縮空気が転がり軸受２ｂを介してラビリンス４６を介して空間部５０Ａに排出されることになるが、この空間部５０Ａでは発塵を許容するので、何ら問題はない。
【００２７】
また、上記実施形態では、ラビリンス部Ｌ１〜Ｌ４と排気部となる円周溝Ｇ１〜Ｇ３とを交互に複数組配設したので、漏れた圧縮空気を確実に回収することができ、しかも、ラビリンス部Ｌ１〜Ｌ４の長さは下流に行くに従って順次短く設定しているので、ジョイントスリーブ２１の全長を短くすることができる。
さらに、ラビリンス部Ｌ１〜Ｌ４と円周溝Ｇ１〜Ｇ３とを長さの短いジョイントスリーブ２１に形成したので、これらをハウジング１の内周面に形成する場合に比較してラビリンス部Ｌ１〜Ｌ４の加工精度を向上させることができ、スピンドル３の外周面との干渉を確実に防止することができる。
【００２８】
なお、上記実施形態においては、チャック４側にのみラビリンス部Ｌ１〜Ｌ４、円周溝Ｇ１〜Ｇ３及び磁性流体シール部４１を設けた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、空間部５０Ａでも発塵を嫌う場合には、チャック側と同様に複数組のラビリンス部及び円周溝を配設すればよい。
また、上記実施形態においては、ハウジング１の内周面にジョイントスリーブ２１を嵌合させた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、スピンドル３側にジョイントスリーブ２１を嵌合させるようにしてもよく、さらにはジョイントスリーブ２１を省略して、ラビリンス部Ｌ１〜Ｌ４及び円周溝Ｇ１〜Ｇ３を直接ハウジング１の内周面又はスピンドル３の外周面に形成するようにしてもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、ハウジング及びスピンドル間の圧縮空気受け渡し部と磁性流体シール部との間に圧縮空気受け渡し部から漏洩する圧縮空気の圧力を低下させる複数のラビリンス部が形成され、各ラビリンス部が個別の排気通路を介して前記ハウジングの外周面に形成された個別の排気口に連通しているので、圧縮空気受け渡し部から漏れる圧縮空気が各ラビリンス部で圧力低下されると共に、個別の排気口から順次排気装置に排気されるので、その漏れ量及び圧力が順次低下されて、磁性流体シール部に達するときにはその耐圧以下となって、バーストを伴うことなく確実なシール機能を発揮することができ、転がり軸受等から発生される塵埃が発塵を嫌う空間部に排出されることを確実に阻止することができるという効果が得られる。しかも、各ラビリンス部の長さが下流に行くに従って短くなるように構成されているので、ラビリンス部全体の長を短くすることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１の右側面図である。
【図３】従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１  ハウジング
２ａ，２ｂ  転がり軸受
３  スピンドル
４  チャック
５  アダプタ
２１  ジョイントスリーブ
Ｌ１〜Ｌ５  ラビリンス部
Ｇ０〜Ｇ３  円周溝
２３  連結孔
２４  圧縮空気通路
２５  圧縮空気供給口
３１  圧縮空気通路
３２  連結孔
３３  円周溝
ＨＥ１〜ＨＥ５  排気通路
ＰＥ１〜ＰＥ５  排気口
４１  磁性流体シール部
【図１】
0003724240.tif 000002
【図２】
0003724240.tif 000003
【図３】
0003724240.tif 000004