(57)【要約】【課題】使用する軸受のｄｍｎ値が１００万以上の高速回転可能、且つ、良好な防水機能を維持しながら、遠心力によるフリンガーの変形を防止することができるスピンドル装置及びスピンドル装置用フリンガーを提供する。【解決手段】フリンガー４０は、回転軸１１にそれぞれ外嵌される環状の第１及び第２の金属部材７０，７１と、第１及び第２の金属部材７０，７１に形成された円筒部７０ａ，７１ａに外嵌される円筒状のボス部４２と、ボス部４２から径方向外側に延設する延設部４５と、を備え、炭素繊維複合材料からなるフリンガー本体４１と、を有する。第１及び第２の金属部材７０，７１は、互いに協働して、フリンガー本体４１のボス部４２を軸方向両側から挟み込む。【選択図】図２
2014046409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端側に加工工具が取り付けられる回転軸と、
前記回転軸を軸受を介して回転自在に支持するハウジングと、
前記回転軸の周囲に一体回転可能に固定され、前記軸受への液体の浸入を抑制する防水機能を有するフリンガーと、
を備えたスピンドル装置であって、
前記フリンガーは、
前記回転軸にそれぞれ外嵌される環状の第１及び第２の金属部材と、
前記第１及び第２の金属部材の少なくとも一方に形成された円筒部に外嵌される円筒状の基部と、前記基部から径方向外側に延設する延設部と、を備え、繊維強化複合材料からなるフリンガー本体と、
を有し、
前記第１及び第２の金属部材は、互いに協働して、前記フリンガー本体の基部を軸方向両側から挟み込むことを特徴とするスピンドル装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の金属部材はそれぞれ、円筒部と、該円筒部の軸方向端部から径方向外側に延出して前記基部の軸方向端面とそれぞれ当接する鍔部と、を有する鍔付き間座であることを特徴とする請求項１に記載のスピンドル装置。
【請求項３】
前記延設部は、前記ハウジングの軸方向端面に対して僅かな隙間を介して軸方向に対向配置された円盤部と、
前記円盤部から軸方向に延設され、前記ハウジングの外周面に対して僅かな隙間を介して径方向に対向配置された円環部と、
を有し、
前記円環部の自由端部には、径方向外方に延出する他の鍔部が形成されることを特徴とする請求項１または２に記載のスピンドル装置。
【請求項４】
前記繊維強化複合材料は、炭素繊維複合材料であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のスピンドル装置。
【請求項５】
円筒状の基部と、該基部から径方向外側に延設する延設部と、を備え、繊維強化複合材料からなるフリンガー本体と、
前記フリンガー本体の基部が外嵌される円筒部と、該円筒部の軸方向端部から径方向外側に延出して前記フリンガー本体の基部の軸方向端面とそれぞれ当接する鍔部と、をそれぞれ有する環状の第１及び第２の金属部材と、
を備えるスピンドル装置用のフリンガーであって、
前記フリンガー本体と前記第１及び第２の金属部材は、前記第１及び第２の金属部材が、互いに協働して、前記フリンガー本体の基部を軸方向両側から挟み込んだ状態で、前記フリンガー本体の基部と、前記第１及び第２の金属部材の円筒部とをすきま嵌めして接着接合する、または、しまり嵌めにて接合することで、一体化されることを特徴とするスピンドル装置用のフリンガー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピンドル装置及びスピンドル装置用フリンガーに関し、より詳細には、防水機能を有し、工作機械に適用するのに好適なスピンドル装置及びスピンドル装置用フリンガーに関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械等に適用されるスピンドル装置の回転軸は、高速回転して被加工物の切削加工や研削加工を行っている。加工に際して、一般的に、刃具や砥石等の加工工具および加工部位の潤滑や冷却を目的として多量の加工液が加工部に供給される。即ち、潤滑により、被削特性の向上、加工刃先の摩耗抑制、工具寿命の延長などが図られる。また、冷却により、加工工具及び被加工物の熱膨張が抑制されて加工精度の向上、加工部位の熱溶着を防止して加工効率の向上や加工面の表面性状の向上が図られる。スピンドル装置と加工部との距離が近いこともあり、加工液がスピンドル装置の前面にも多量にかかる。この多量に供給される加工液が回転軸を支持する軸受内部に浸入しやすく、加工液が軸受内部に浸入すると、軸受の潤滑不良や焼付きなどの原因となるため軸受の防水性能が重要となる。特に、グリース封入潤滑やグリース補給潤滑される軸受においては、エアと共に潤滑油が供給されるオイル・エア潤滑やオイルミスト潤滑の軸受と比較して軸受内部が低圧であるため、加工液が軸受内部に浸入し易く、より高い防水性能が必要となる。
【０００３】
一般的な防水機構としては、オイルシールやＶリングなどの接触式シールが知られている。しかしながら、この接触式シールを、使用する軸受のｄｍｎ値が４０万以上（より好適には、５０万以上）の高速回転で使用されるスピンドル装置に適用した場合、接触式シールの接触部からの発熱が大きく、シール部材が摩耗して防水性能を長期間に亘って維持し難い問題がある。このため、工作機械では、スピンドル装置の前端部（工具側）に、回転軸と一体回転可能にフリンガーを固定し、該フリンガーとハウジングとの間の隙間を小さくした非接触シールである、所謂ラビリンスシールを構成して防水を図っている。高速で回転するフリンガーは、ラビリンス効果と共に、フリンガーに降りかかった加工液を遠心力で径方向外方に振り飛ばして、加工液の軸受内部への浸入を防止している。
【０００４】
フリンガーによる遠心力及びラビリンス効果を利用した防水効果は、回転の高速化や大径のフリンガーを用いることで遠心力を大きくすると共に、フリンガーとハウジングとの間の隙間を極力小さく、且つ、長く設けることが効果的である。しかし、高速回転したり、フリンガーの直径を大きくすると、フリンガーに作用する遠心力及びフープ応力もこれに比例して大きくなる。
【０００５】
遠心力による影響を抑制する従来の技術としては、工具に装着されたコレットを工具保持部のテーパ孔に挿入し、工具保持部に螺合するナットを締め付けて工具を工具保持部に固定するようにした工具ホルダにおいて、ナットの外周面に炭素繊維層を巻き付け、遠心力によるナットの膨張抑制を図ったものが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
また、特許文献２に記載の工作機械用主軸装置におけるシール装置においては、主軸の先端部と一体的に回転する遮蔽版を、ハウジングの先端面に対して隙間を隔てて対向するように配置し、遮蔽版とハウジングの先端面との間にラビリンス部を設けている。このように構成することによって、ワークなどに当たって跳ね返ったクーラントがハウジングの内部に浸入することを防止している。
【０００７】
また、特許文献３に記載の工作機械用主軸装置においては、主軸キャップと端面カバーとで形成するラビリンスシールを備え、当該ラビリンスシールがラビリンス室を備えるように構成されており、ラビリンス室の容積を大きく設定することで、主軸キャップと端面カバーとの隙間からラビリンス室にクーラント液が浸入した場合、ラビリンス室内のクーラント液の圧力が低下しクーラント液の流動を減衰させることを図っている。そして、主軸と主軸ヘッドの主軸ハウジングとの隙間から主軸の先端側に向かって大量の圧縮エアを供給することなく、主軸の軸受部にクーラント液が浸入するのを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６−２２６５１６号公報
【特許文献２】特開２００２−２６３９８２号公報
【特許文献３】特開２０１０−７６０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、一般的にフリンガーは、ＳＣ材、ＳＣＭ材、ＳＵＳ材、ＡＬ材、ＣＵ材などの比較的比重が大きな金属材料で製作されている。従って、フリンガーに降りかかる加工液に大きな遠心力を作用させるために、フリンガーの直径を大きくすると、フリンガー自身、特に外径側に大きな遠心力が作用する。工作機械の回転軸のように、使用する軸受のｄｍｎ値が１００万以上となる高速回転においては、遠心力によってフリンガーが変形し、場合によってはフリンガー本来の防水機能が低下する虞があった。このため、遠心力による影響が許容される程度に、フリンガーの直径や回転軸の回転速度を制限する必要がある。
【００１０】
従来の使用する軸受のｄｍｎ値が１００万以上となる環境下で使用されるスピンドル装置では、遠心力の大きさを考慮してフリンガーの寸法を制限していたために、防水性能の点で改善の余地があった。
【００１１】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、使用する軸受のｄｍｎ値が１００万以上の高速回転可能、且つ、良好な防水機能を維持しながら、遠心力によるフリンガーの変形を防止することができるスピンドル装置及びスピンドル装置用フリンガーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）  一端側に加工工具が取り付けられる回転軸と、
前記回転軸を軸受を介して回転自在に支持するハウジングと、
前記回転軸の周囲に一体回転可能に固定され、前記軸受への液体の浸入を抑制する防水機能を有するフリンガーと、
を備えたスピンドル装置であって、
前記フリンガーは、
前記回転軸にそれぞれ外嵌される環状の第１及び第２の金属部材と、
前記第１及び第２の金属部材の少なくとも一方に形成された円筒部に外嵌される円筒状の基部と、前記基部から径方向外側に延設する延設部と、を備え、繊維強化複合材料からなるフリンガー本体と、
を有し、
前記第１及び第２の金属部材は、互いに協働して、前記フリンガー本体の基部を軸方向両側から挟み込むことを特徴とするスピンドル装置。
（２）  前記第１及び第２の金属部材はそれぞれ、円筒部と、該円筒部の軸方向端部から径方向外側に延出して前記基部の軸方向端面とそれぞれ当接する鍔部と、を有する鍔付き間座であることを特徴とする（１）に記載のスピンドル装置。
（３）  前記延設部は、前記ハウジングの軸方向端面に対して僅かな隙間を介して軸方向に対向配置された円盤部と、
前記円盤部から軸方向に延設され、前記ハウジングの外周面に対して僅かな隙間を介して径方向に対向配置された円環部と、
を有し、
前記円環部の自由端部には、径方向外方に延出する他の鍔部が形成されることを特徴とする（１）または（２）に記載のスピンドル装置。
（４）  前記繊維強化複合材料は、炭素繊維複合材料であることを特徴とする（１）〜（３）の何れか１項に記載のスピンドル装置。
（５）  円筒状の基部と、該基部から径方向外側に延設する延設部と、を備え、繊維強化複合材料からなるフリンガー本体と、
前記フリンガー本体の基部が外嵌される円筒部と、該円筒部の軸方向端部から径方向外側に延出して前記フリンガー本体の基部の軸方向端面とそれぞれ当接する鍔部と、をそれぞれ有する環状の第１及び第２の金属部材と、
を備えるスピンドル装置用のフリンガーであって、
前記フリンガー本体と前記第１及び第２の金属部材は、前記第１及び第２の金属部材が、互いに協働して、前記フリンガー本体の基部を軸方向両側から挟み込んだ状態で、前記フリンガー本体の基部と、前記第１及び第２の金属部材の円筒部とをすきま嵌めして接着接合する、または、しまり嵌めにて接合することで、一体化されることを特徴とするスピンドル装置用のフリンガー。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のスピンドル装置によれば、フリンガーは、回転軸にそれぞれ外嵌される環状の第１及び第２の金属部材と、第１及び第２の金属部材の少なくとも一方に形成された円筒部に外嵌される円筒状の基部と、基部から径方向外側に延設する延設部と、を備え、繊維強化複合材料からなるフリンガー本体と、を有し、第１及び第２の金属部材は、互いに協働して、フリンガー本体の基部を軸方向両側から挟み込む。これにより、スピンドル装置は、使用する軸受のｄｍｎ値が１００万以上の高速回転可能、且つ、良好な防水機能を維持しながら、遠心力によるフリンガーの変形を防止することができると共に、従来の金属材料からなるフリンガーと同様、フリンガーの取り付け、取り外しを嵌め合い面の損傷なく容易に行なうことができ、且つ、軸方向に精度良く位置決めすることができる。
【００１４】
また、本発明のスピンドル装置用フリンガーによれば、円筒状の基部と、該基部から径方向外側に延設する延設部と、を備え、繊維強化複合材料からなるフリンガー本体と、フリンガー本体の基部が外嵌される円筒部と、該円筒部の軸方向端部から径方向外側に延出して前記フリンガー本体の基部の軸方向端面とそれぞれ当接する鍔部と、をそれぞれ有する環状の第１及び第２の金属部材と、を備え、フリンガー本体と第１及び第２の金属部材は、第１及び第２の金属部材が、互いに協働して、フリンガー本体の基部を軸方向両側から挟み込んだ状態で、フリンガー本体の基部と、第１及び第２の金属部材の円筒部とをすきま嵌めして接着接合する、または、しまり嵌めにて接合することで、一体化される。これにより、使用する軸受のｄｍｎ値が１００万以上の高速回転可能、且つ、良好な防水機能を維持しながら、遠心力によるフリンガーの変形を防止することができると共に、従来の金属材料からなるフリンガーと同様、フリンガーの取り付け、取り外しを嵌め合い面の損傷なく容易に行なうことができ、且つ、軸方向に精度良く位置決めすることができる。また、フリンガー本体と第１及び第２の金属部材が一体化されているので、フリンガーとして取り扱いが容易であり、組み付け性が良い。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係るスピンドル装置の断面図である。
【図２】図１のスピンドル装置の要部拡大断面図である。
【図３】図１に示すフリンガーの断面図である。
【図４】本発明の変形例に係るフリンガーの断面図である。
【図５】本発明の他の変形例に係るフリンガーの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態に係るスピンドル装置について、図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、スピンドル装置１０は、工作機械用のモータビルトイン式スピンドル装置であり、回転軸１１が、その工具側（前側、軸方向前方）を支承する２列の前側軸受５０，５０と、反工具側（後側、軸方向後方）を支承する２列の後側軸受６０，６０を介して、ハウジングＨに回転自在に支持されている。ハウジングＨは、工具側から順に、前側軸受外輪押さえ１２、外筒１３、後側ハウジング１４、後蓋５によって構成されている。
【００１７】
回転軸１１の工具側には、軸中心を通り軸方向に形成された工具取付孔２４及び雌ねじ２５が設けられている。工具取付孔２４及び雌ねじ２５は、不図示の加工工具を回転軸１１に取付けるために使用される。例えば、工具取付孔２４及び雌ねじ２５には、不図示の砥石クイルが取り付けられることで、研削加工が可能となる。
なお、回転軸１１の構成は、一端側に加工工具が取り付けられるものであればよく、工具取付孔２４及び雌ねじ２５の代わりに、回転軸１１の軸芯にドローバーを摺動自在に挿嵌するようにしてもよい。ドローバーは、工具ホルダを固定する不図示のコレット部を備え、皿ばねの力によってコレット部を反工具側方向に付勢する。
【００１８】
回転軸１１の前側軸受５０，５０と後側軸受６０，６０間の略軸方向中央には、回転軸１１と一体回転可能に配置されるロータ２６と、ロータ２６の周囲に配置されるステータ２７とを備える。ステータ２７は、ステータ２７に焼き嵌めされた冷却ジャケット２８を、ハウジングＨを構成する外筒１３に内嵌することで、外筒１３に固定される。ロータ２６とステータ２７とはモータＭを構成し、ステータ２７に電力を供給することでロータ２６に回転力を発生させて回転軸１１を回転させる。
【００１９】
各前側軸受５０は、外輪５１と、内輪５２と、接触角を持って配置される転動体としての玉５３と、図示しない保持器と、をそれぞれ有するアンギュラ玉軸受であり、各後側軸受６０は、外輪６１と、内輪６２と、転動体としての玉６３と、図示しない保持器と、を有するアンギュラ玉軸受である。前側軸受５０，５０（並列組合せ）と後側軸受６０，６０（並列組合せ）とは、互いに協働して背面組み合わせとなるように配置されている。
【００２０】
前側軸受５０，５０の外輪５１，５１は、外筒１３に内嵌されており、外筒１３にボルト締結された前側軸受外輪押さえ１２によって外輪間座５４を介して外筒１３に対し軸方向に位置決め固定されている。前側軸受５０，５０の内輪５２，５２は、回転軸１１に外嵌されており、回転軸１１に締結されたナット１６によって、内輪間座５５及び後述するフリンガー４０を介して回転軸１１に対し軸方向に位置決め固定されている。
【００２１】
後側軸受６０，６０の外輪６１，６１は、後側ハウジング１４に対して軸方向に摺動自在に内嵌するスリーブ１８に内嵌すると共に、このスリーブ１８にボルト６６で一体的に固定された後側軸受外輪押え１９によって、外輪間座６４を介してスリーブ１８に対し軸方向に位置決め固定されている。
【００２２】
後側軸受６０，６０の内輪６２，６２は、回転軸１１に外嵌されており、回転軸１１に締結された他のナット２１によって、内輪間座６５を介して回転軸１１に対し軸方向に位置決め固定されている。後側ハウジング１４と後側軸受外輪押え１９との間にはコイルばね２３が配設され、このコイルばね２３のばね力が、後側軸受外輪押え１９をスリーブ１８と共に後方に押圧する。これにより、後側軸受６０，６０に予圧が付与される。
【００２３】
ここで、本実施形態のような研削加工では、一般的に研削液を多量に加工部に供給し、加工部の冷却及び加工粉の除去を行なっている。この加工液が前側軸受５０，５０に浸入しないように、フリンガー４０が、前側軸受５０，５０より工具側（図中左側）において回転軸１１の周囲に一体回転可能に固定されており、前側軸受外輪押さえ１２との間にラビリンスシールを構成して、外部からかかる研削液を回転軸１１の回転と共に振り切り、前側軸受５０，５０への液体の浸入を抑制する防水機能を与える。
【００２４】
図２及び図３も参照して、フリンガー４０は、回転軸１１にそれぞれ外嵌され、ＳＣ材、ＳＣＭ材、ＳＵＳ材、ＡＬ材、ＣＵ材などの金属からなる環状の第１及び第２の金属部材７０、７１と、第１及び第２の金属部材７０，７１に外嵌される、炭素繊維複合材料（ＣＦＲＰ）からなる環状のフリンガー本体４１と、を備える。
【００２５】
第１及び第２の金属部材７０，７１はそれぞれ、円筒部７０ａ，７１ａと、該円筒部７０ａ，７１ａの軸方向端部から径方向外側に延出する鍔部７０ｂ，７１ｂと、を有する鍔付き間座である。
【００２６】
また、フリンガー本体４１は、第１及び第２の金属部材７０，７１の各円筒部７０ａ，７１ａに外嵌して固定された基部としての円筒状のボス部４２と、該ボス部４２の軸方向前端部から径方向外方に延設された円盤部４３、及び該円盤部４３の径方向外方端部から軸方向後方に向かってリング状に延設された円環部４４を有する延設部４５と、を有する。
なお、ボス部４２から径方向外側に延設する延設部４５の構成は、本実施形態のように円盤部４３及び円環部４４を有するものに限定されず、例えば、円盤部４３のみによって構成されてもよい。
【００２７】
そして、第１及び第２の金属部材７０，７１は、各円筒部７０ａ，７１ａにフリンガー本体４１のボス部４２を外嵌させ、各鍔部７０ｂ，７１ｂをフリンガー本体４１のボス部４２の軸方向端面とそれぞれ当接させ、互いに協働して、フリンガー本体４１のボス部４２を軸方向両側から挟み込む。このようにしてフリンガー本体４１、第１及び第２の金属部材が一体化されたフリンガー４０を回転軸１１に外嵌して、ナット１６により内輪５２，５２と共に軸方向に締め付けることで、フリンガー４０は回転軸１１に一体回転可能に固定される。
【００２８】
なお、第２の金属部材７１の鍔部７１ｂは、フリンガー本体４１のボス部４２とともに、前側軸受外輪押さえ１２の内周面との間にラビリンスシールを構成することから、第２の金属部材７１の鍔部７１ｂの外径は、フリンガー本体４１のボス部４２の外径と略等しいことが好ましい。
【００２９】
回転軸１１と第１及び第２の金属部材７０，７１の嵌合は、すきま嵌合としてもよいし、しめしろ嵌合としてもよい。また、第１及び第２の金属部材７０，７１とフリンガー本体４１との嵌合は、適度なすきまを持ったすきま嵌合として接着接合してもよく、或は、しめしろ嵌合としてもよい。
【００３０】
第１及び第２の金属部材７０，７１とフリンガー本体４１とをすきま嵌合として接着する場合には、各金属部材７０，７１の外周面の表面粗さを１２．５〜２５Ｒａとしている。このように各金属部材７０，７１の外周面を適度に粗くすることで、接着剤が表面粗さの谷に入り込んで固化するので密着性が良くなり、第１及び第２の金属部材７０，７１とフリンガー本体４１とのずれ（特に、円周方向のずれ）を抑えることができる。なお、表面粗さが１２．５Ｒａより良好な場合には、上記の効果が発揮し難くなり、また、２５Ｒａよりも大きいと嵌め合い面の摩擦が大きくなり、組み込みにくい。また、組み込み性を向上するため、嵌め合いすきまを大きくしすぎると、嵌合精度が悪化し、組み込み後、金属部材７０，７１とフリンガー本体４１との軸芯がずれたり、適正な嵌め合い嵌合ができなくなる。
【００３１】
また、第１及び第２の金属部材７０，７１とフリンガー本体４１とをすきま嵌合として接着する場合の他の構成として、フリンガー本体４１（ボス部４２）の内周面を、ローレット加工やネジ加工等を施すことによって、凹凸形状としても構わない（不図示）。このように構成することで、接着剤がフリンガー本体４１の内周面の谷となる部分に入り込んで固化するので密着性が良くなり、第１及び第２の金属部材７０，７１とフリンガー本体４１とのずれ（特に、円周方向のずれ）を抑えることができる。なお、フリンガー本体４１の内周面に対しては、研磨加工が施され、当該内周面の山となる面が研削される。これによって、フリンガー４０の第１及び第２の金属部材７０，７１に対する芯出しが行われる。
【００３２】
また、ボス部４２は、前側軸受外輪押さえ１２の内周面１２ａに対して僅かな隙間を介して径方向に対向配置され、円盤部４３は前側軸受外輪押さえ１２の軸方向前端面１２ｂに対して僅かな隙間を介して軸方向に対向配置され、円環部４４は前側軸受外輪押さえ１２の外周面１２ｃ及び当該外周面１２ｃに滑らかに接続する外筒１３の外周面１３ａに対して僅かな隙間を介して径方向に対向配置される。このように、フリンガー４０は、ハウジングＨを構成する前側軸受外輪押さえ１２及び外筒１３と僅かな軸方向隙間及び径方向隙間、例えば０．５ｍｍ程度の隙間を介して対向配置され、所謂ラビリンスシールを構成する。
【００３３】
特に、円環部４４の内周面４４ａと、前側軸受外輪押さえ１２及び外筒１３の外周面１２ｃ、１３ａと、の間にはその周速度の差によってエアカーテンが形成され、被加工物を加工する際、スピンドル装置１０に降りかかる加工液が前側軸受５０，５０側に入ることを抑制するための防水機構を構成する。
【００３４】
また、本発明のフリンガー４０は、金属と比較して、引張強度が高く、比重が小さい炭素繊維複合材料（ＣＦＲＰ）から形成されている。具体的な、炭素繊維複合材料としては、例えば、ＰＡＮ（ポリアクリルニトリル）を主原料とした炭素繊維からなる糸を平行に引きそろえたものや、炭素繊維からなる糸で形成した織物（シート状）に、硬化剤を含むエポキシ樹脂などの熱硬化樹脂を含浸させてなるシートを多数層重ね合わせて、芯金などに巻きつけ、加熱硬化させることで製造される。また、ピッチ系を主原料とした炭素繊維を使用することもできる。炭素繊維複合材料は、纖維方向・角度を最適化することで、引張強度、引張弾性率、線膨張係数などの物性値を用途に合わせて最適化することができる。
【００３５】
炭素繊維複合材料の特性としては、例えば、引張強度１８００〜３５００ＭＰａ、引張弾性率１３０〜２８０ＧＰａ、比重１．５〜２．０ｇ／ｃｃの物性値を持ったＰＡＮ系を主原料とした炭素繊維を用いると、従来の高張力鋼などと比べて、引張強度は同等以上であり、比重は１／５程度になる（比強度では、通常の金属材料に比べて略３倍となる）。また、熱膨張係数は、繊維方向・角度を最適化することにより、−５〜＋１２×１０−６Ｋ−１にすることができるので、従来の炭素鋼に比べて１〜１／１０程度にすることができる。
【００３６】
このように、一般的な金属と比較して比強度（引っ張り強さ／比重）が高い炭素繊維複合材料を用いることで、直径が同じであればフリンガー４０に作用する遠心力を大幅に小さくすることができる。従って、回転軸１１の回転速度に対する制約や、フリンガー４０の大きさ（径方向）に対する制限を大幅に緩和することができる。
【００３７】
これにより、従来達成することが困難であった更なる高速回転化、或いはフリンガー４０の大型化が可能となり、加工液に作用する遠心力を高めて、降りかかる加工液を確実に径方向外方に振り飛ばして軸受内部への浸入を防止することができる。また、フリンガー本体４１の円環部４４に作用する遠心力が小さくなることで、比較的強度が弱い片持ち構造となる円環部４４の開口側（図中右側）が径方向外方へ拡径することを抑制することができる。これにより、円環部４４の径方向長さ及び軸方向長さを長く設定して、ラビリンスシールの長さが長くなり防水効果が向上する。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態のスピンドル装置１０によれば、フリンガー４０は、回転軸１１にそれぞれ外嵌される環状の第１及び第２の金属部材７０，７１と、第１及び第２の金属部材７０，７１に形成された円筒部７０ａ，７１ａに外嵌される円筒状のボス部４２と、ボス部４２から径方向外側に延設する延設部４５と、を備え、炭素繊維複合材料からなるフリンガー本体４１と、を有し、第１及び第２の金属部材７０，７１は、互いに協働して、フリンガー本体４１のボス部４２を軸方向両側から挟み込む。
これにより、遠心力が大きくなるフリンガー４０の径方向外側に軽量の炭素繊維複合材料を使用するので、フリンガー４０の径方向膨張を小さくでき、且つ、遠心力によるフリンガー４０の変形を防止することができる。
【００３９】
また、遠心力の影響が小さいフリンガー４０の径方向内側に第１及び第２の金属部材７０，７１を使用するので、第１及び第２の金属部材７０，７１に作用する応力を小さくすることができる。さらに、回転軸１１とフリンガー４０との嵌合が金属部材同士の嵌合となるため、金属材料からなる従来のフリンガーと同様、フリンガー４０と回転軸１１との取り付け、取り外しを容易に行なうことができ、取り付け、取り外しを繰り返しても嵌め合い面が損傷することがない。
【００４０】
また、ナット２１による軸方向の締め付けにおいては、第１及び第２の金属部材７０，７１の鍔部７０ｂ，７１ｂを固定するので、金属部材同士の締め付けとなり、金属材料からなる従来のフリンガーと同様、フリンガー４０及び前側軸受５０，５０の内輪５２，５２を軸方向に精度良く位置決めすることができる。
【００４１】
また、本実施形態のスピンドル装置用フリンガー４０によれば、円筒状のボス部４２と、該ボス部４２から径方向外側に延設する延設部４５と、を備え、繊維強化複合材料からなるフリンガー本体４１と、フリンガー本体４１のボス部４２が外嵌される円筒部７０ａ，７１ａと、該円筒部７０ａ，７１ａの軸方向端部から径方向外側に延出してフリンガー本体４１のボス部４２の軸方向端面とそれぞれ当接する鍔部７０ｂ，７１ｂと、をそれぞれ有する環状の第１及び第２の金属部材７０，７１と、を備え、フリンガー本体４１と第１及び第２の金属部材７０，７１は、第１及び第２の金属部材７０，７１が、互いに協働して、フリンガー本体４１のボス部４２を軸方向両側から挟み込んだ状態で、フリンガー本体４１のボス部４２と、第１及び第２の金属部材７０，７１の円筒部７０ａ，７１ａとをすきま嵌めして接着接合する、または、しまり嵌めにて接合することで、一体化される。これにより、主軸に使用される軸受５０，６０のｄｍｎ値（特に、フリンガー４０が前方に配置される前側軸受５０のｄｍｎ値）が１００万以上の高速回転可能、且つ、良好な防水機能を維持しながら、遠心力によるフリンガー４０の変形を防止することができると共に、従来の金属材料からなるフリンガーと同様、フリンガー４０の取り付け、取り外しを嵌め合い面の損傷なく容易に行なうことができ、且つ、軸方向に精度良く位置決めすることができる。また、フリンガー本体４１と第１及び第２の金属部材７０，７１が一体化されているので、フリンガー４０として取り扱いが容易であり、組み付け性が良い。
【００４２】
なお、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
【００４３】
図４は、本発明の変形例に係るフリンガーの断面図である。このフリンガー４０では、フリンガー本体４１の円環部４４の自由端部４４ｂには、径方向外方に延出する他の鍔部４６が形成されている。
【００４４】
フリンガー本体４１の遠心力による半径方向の変形量は、円環部４４の自由端部４４ｂで最も大きくなり、応力も最大となる。したがって、この変形例のように、他の鍔部４６によって自由端部４４ｂの肉厚を適度に増加させることで、自由端部４４ｂの応力を緩和することができ、円環部４４の半径方向における膨張を軸方向で均一化でき、円環部４４におけるラビリンスシールの軸方向すきまを軸方向に亘って一定にすることができる。
【００４５】
また、上記実施形態では、第１及び第２の金属部材７０，７１は、それぞれ円筒部７０ａ，７１ａを有する構成としたが、第１及び第２の金属部材７０，７１の少なくとも一方が円筒部を有する構成であってもよい。即ち、図５に示す他の変形例のように、第１の金属部材７０は円筒部７０ａ及び鍔部７０ｂを有する鍔付き間座とする一方、第２の金属部材７１は、第１の金属部材と協働して、フリンガー本体４１のボス部４２を軸方向両側から挟み込めるような肉厚を有する内輪間座としてもよい。
【００４６】
また、本発明のフリンガー本体は、繊維強化複合材料によって構成されるものであればよく、本実施形態の炭素繊維複合材料のほか、アラミド繊維複合材料（ＡＦＲＰ）などによって構成されてもよい。
【００４７】
また、モータビルトイン式スピンドル装置として説明したが、これに限定されず、ベルト駆動方式スピンドル装置、モータの回転軸とカップリング連結されたモータ直結駆動方式スピンドル装置にも同様に適用可能である。更に、工作機械用のスピンドル装置に限定されず、防水機能が要望される、他の高速回転機器のスピンドル装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１０  スピンドル装置
１１  回転軸
１２  前側軸受外輪押さえ
１３  外筒
４０  フリンガー
４１  フリンガー本体
４２  ボス部（基部）
４３  円盤部
４４  円環部
４５  延設部
５０  前側軸受（軸受）
６０  後側軸受（軸受）
７０  第１の金属部材
７１  第２の金属部材
７０ａ、７１ａ  円筒部
７０ｂ、７１ｂ  鍔部
Ｈ  ハウジング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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