(57)【要約】  【課題】  ローター用の圧縮流体の通路と、オイルミストの供給通路との簡略化を可能とするスピンドルユニットを提供することである。  【解決手段】  先端から挿入される工具を把持するチャック部材が主軸に挿着され、該主軸にはローターが設けられ、前方及び後方に設けられた軸受によりハウジング内で回転可能に支承されたスピンドルユニットであって、ローターにオイルミストを噴き付けて回転駆動させるためのオイルミスト噴射手段がハウジングに設けられ、該ローターに噴き付けられた後のオイルミストを工具の先端に吹き付けるべく導くオイルミスト排出通路をスピンドル内部に備える。【選択図】  図１
2006102836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端から挿入される工具を把持するチャック部材が主軸に挿着され、該主軸にはローターが設けられ、前方及び後方に設けられた軸受によりハウジング内で回転可能に支承されたスピンドルユニットであって、ローターにオイルミストを噴き付けて回転駆動させるためのオイルミスト噴射手段がハウジングに設けられ、該ローターに噴き付けられた後のオイルミストを工具の先端に吹き付けるべく導くオイルミスト排出通路をスピンドル内部に備えることを特徴とするセミドライ式スピンドルユニット。
【請求項２】
前記オイルミスト排出通路は、ローター回転スペースから工具先端方向へ貫通するように、前方軸受を固定するハウジングに設けられた貫通孔である請求項１に記載のセミドライ式スピンドルユニット。
【請求項３】
前記ハウジングに設けられた貫通孔には、指向方向を調整可能なノズルが設けられたものである請求項２に記載のセミドライ式スピンドルユニット。
【請求項４】
前記ローター回転スペースから前方軸受内部を通過し、さらに、前記ハウジングと前記主軸との隙間を通過して工具先端方向へ連通する通路が、前記オイルミスト排出通路に含まれることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載されたセミドライ式スピンドルユニット。
【請求項５】
前記ローター回転スペースから後方軸受内部を通過し、主軸の内部に形成された貫通孔を後端から前端方向へ通過し、さらに、チャック部材と工具との隙間を通過して工具先端方向へ連通する通路が、前記オイルミスト排出通路に含まれることを特徴とする請求項２〜４の何れか一項に記載されたセミドライ式スピンドルユニット。
【請求項６】
前記ローター回転スペースから後方軸受内部を通過し、主軸の内部に形成された貫通孔を後端から前端方向へ通過し、さらに工具の後端から先端まで穿設された貫通孔により連通する通路が、前記オイルミスト排出通路に含まれることを特徴とする請求項２〜５の何れか一項に記載されたセミドライ式スピンドルユニット。
【請求項７】
先端から挿入される工具を把持するチャック部材が出力軸に挿着され、該出力軸が軸受を介してケーシング内に支承され、さらに、該ケーシング内には前記出力軸の後端に接続されたエアモータが設けられ、エアモータにオイルミストを導入して回転駆動させるためのオイルミスト供給通路が設けられ、該エアモータを回転駆動させた後のオイルミストを工具の先端に吹き付けるべく導くオイルミスト排出通路をスピンドル内部に備えることを特徴とするセミドライ式スピンドルユニット。
【請求項８】
主軸の内部に形成された貫通孔を後端から前端方向へ通過し、工具の後端から先端まで穿設された貫通孔により連通する通路と、チャック部材と工具との隙間を通過して工具先端方向へ連通する通路とが、前記オイルミスト排出通路に含まれることを特徴とする請求項７に記載されたセミドライ式スピンドルユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は切削や研磨のための工作機械に取り付けられるセミドライ式スピンドルユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
スピンドルユニットが組み込まれた工作機械等の装置を使用して金属部材を切削あるいは穿孔する際に、加工部分にオイルミストを吹き付けながらセミドライ状態で加工する方式が従来から行われている。通常の高圧クーラントでは１分間に数十リットルの切削油を供給するものもある一方で、オイルミストを使用した加工では、オイル粒径が１μｍ程度であり、一時間に５〜２０ｍｌ程度と非常に少ない切削油で済むため、このセミドライ方式が多く採用されるようになっている。このセミドライ方式を採用したスピンドルユニットでは、オイルミスト供給通路をユニットの内部に設け、これを通して工具先端にオイルミストを吹き付けたり、あるいはスピンドルユニットとは別に用意したノズルを工具先端付近に配置し、このノズルから工具先端に吹き付けたりしている。
【０００３】
例えば、実開平７−１７４５２号公報には、すり割部を有するコレットがホルダ本体内に嵌着され、このコレットを固定するためにホルダ本体の外側にナットが螺着され、ナットと工具との間にノズルディスクが設けられ、ホルダ本体にはクーラント通路が穿設され、ノズルディスクにはノズル孔が穿設された工具ホルダが記載されている。この工具ホルダでは、ホルダ本体のクーラント通路に供給されたクーラントが、コレットのすり割を通過し、ノズルディスクのノズル孔または工具とノズルディスクの隙間から工具の切削刃先端に噴出されるものである。
【特許文献１】実開平７−１７４５２号公報
【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、スピンドルユニットが圧縮流体によりローター等で駆動される場合には、ローター用の圧縮流体を供給する通路と、圧縮流体を排出する通路とを設けなければならず、これらの圧縮流体の供給通路及び排出通路と、オイルミストの供給通路とが混在することになり、これらの通路の配置が煩雑になるという課題があった。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題を解決しようとするものであり、その課題は、ローター用の圧縮流体の通路と、オイルミストの供給通路との簡略化を可能とするスピンドルユニットを提供することである。
また本発明の別の課題は、エアモータ用の圧縮流体の通路と、オイルミストの供給通路との簡略化を可能とするスピンドルユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の上記課題は下記の手段によって解決される。
【０００７】
（１）先端から挿入される工具を把持するチャック部材が主軸に挿着され、該主軸にはローターが設けられ、前方及び後方に設けられた軸受によりハウジング内で回転可能に支承されたスピンドルユニットであって、ローターにオイルミストを噴き付けて回転駆動させるためのオイルミスト噴射手段がハウジングに設けられ、該ローターに噴き付けられた後のオイルミストを工具の先端に吹き付けるべく導くオイルミスト排出通路をスピンドル内部に備えることを特徴とするセミドライ式スピンドルユニット。
【０００８】
（２)前記オイルミスト排出通路は、ローター回転スペースから工具先端方向へ貫通するように、前方軸受を固定するハウジングに設けられた貫通孔であるセミドライ式スピンドルユニット。
【０００９】
（３)前記ハウジングに設けられた貫通孔には、指向方向を調整可能なノズルが設けられたものであるセミドライ式スピンドルユニット。
【００１０】
（４)前記ローター回転スペースから前方軸受内部を通過し、さらに、前記ハウジングと前記主軸との隙間を通過して工具先端方向へ連通する通路が、前記オイルミスト排出通路に含まれることを特徴とするセミドライ式スピンドルユニット。
【００１１】
（５)前記ローター回転スペースから後方軸受内部を通過し、主軸の内部に形成された貫通孔を後端から前端方向へ通過し、さらに、チャック部材と工具との隙間を通過して工具先端方向へ連通する通路が、前記オイルミスト排出通路に含まれることを特徴とするセミドライ式スピンドルユニット。
【００１２】
（６)前記ローター回転スペースから後方軸受内部を通過し、主軸の内部に形成された貫通孔を後端から前端方向へ通過し、さらに工具の後端から先端まで穿設された貫通孔により連通する通路が、前記オイルミスト排出通路に含まれることを特徴とするセミドライ式スピンドルユニット。
【００１３】
（７)先端から挿入される工具を把持するチャック部材が出力軸に挿着され、該出力軸が軸受を介してケーシング内に支承され、さらに、該ケーシング内には前記出力軸の後端に接続されたエアモータが設けられ、エアモータにオイルミストを導入して回転駆動させるためのオイルミスト供給通路が設けられ、該エアモータを回転駆動させた後のオイルミストを工具の先端に吹き付けるべく導くオイルミスト排出通路をスピンドル内部に備えることを特徴とするセミドライ式スピンドルユニット。
【００１４】
（８)主軸の内部に形成された貫通孔を後端から前端方向へ通過し、工具の後端から先端まで穿設された貫通孔により連通する通路と、チャック部材と工具との隙間を通過して工具先端方向へ連通する通路とが、前記オイルミスト排出通路に含まれることを特徴とするセミドライ式スピンドルユニット。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１記載のスピンドルユニットでは、ローターを回転駆動させるための圧縮流体としてオイルミストを使用し、このオイルミストを回転スペースからオイルミスト排出通路を介して工具の先端に吹き付けるべく導くものであるため、従来のようにオイルミスト供給通路とローター用の圧縮空気の供給通路及び排出通路とを別々に設置する必要がなくなり、装置の簡略化による材料コストの低減効果が得られ、また組立製造時の煩雑な手間を省略することも可能になる。
【００１６】
請求項２記載のスピンドルユニットでは、ローター回転スペースから工具先端方向へ貫通する貫通孔を、前方軸受を固定するハウジングに設けたので、この貫通孔を通して工具の先端にオイルミストを吹き付けることが可能になり、装置の簡略化による材料コストの低減効果が得られ、また組立製造時の煩雑な手間を省略することも可能になった。
【００１７】
請求項３記載のスピンドルユニットでは、前方軸受を固定するハウジングの貫通孔にノズルを設けたので、このノズルの指向方向を適宜調整するだけで、所望の位置に正確にオイルミストを吹き付けることが可能になり、オイルの効率的な使用が可能になった。
【００１８】
請求項４記載のスピンドルユニットは、オイルミストを前方軸受内部からハウジングと主軸との隙間を通過させて、工具先端方向へ吹き出させるものであるため、工具先端のみならず、前方軸受の潤滑効果をも得ることができる。
【００１９】
請求項５記載のスピンドルユニットでは、オイルミストをチャック部材と工具との隙間から吹き出すものであるため、比較的正確にオイルミストを工具先端に吹き付けることが可能になる。またオイルミストは、後方軸受内部を通過させるので、後方軸受の潤滑効果も得られる。
【００２０】
請求項６記載のスピンドルユニットでは、工具の後端から先端まで穿設された貫通孔にオイルミストを通過させるので、工具先端に正確にオイルミストを吹き付けることができる。
【００２１】
請求項７記載のスピンドルユニットでは、エアモータを回転駆動させるための圧縮流体としてオイルミストを使用し、このオイルミストを工具の先端に吹き付けるべく導くものであるため、従来のようにオイルミスト供給通路とエアモータ用の圧縮空気の供給通路及び排出通路とを別々に設置する必要がなくなり、装置の簡略化による材料コストの低減効果が得られ、また組立製造時の煩雑な手間を省略することも可能になる。
【００２２】
請求項８記載のスピンドルユニットでは、エアモータを回転駆動させた後のオイルミストを、チャック部材と工具との隙間や、工具の貫通孔を通して工具先端に吹き付けるものであるため、工具先端に正確にオイルミストを吹き付けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
図１はスピンドルユニット１０の断面図である。スピンドルユニット１０では、先端から挿入される工具１１を把持するチャック部材１２が主軸１３に挿着され、このチャック部材１２を締付けて工具１１を固定するためのチャックナット１４が主軸１３の先端に設けられている。主軸１３にはローター１５が設けられており、軸受け１６，１７により支承されている。前方の軸受け１６は前方ハウジング１８内に固定され、後方の軸受け１７はロータハウジング１９内に固定され、ロータハウジング１９と主軸１３との間にはローター１５が回転するための回転スペース２０が形成される。ロータハウジング１９の外周には流体止めリング２１と第一シャンク２２の前端部分が嵌められ、この第一シャンク２２の外周に外転リング２３が嵌められ、外転リング２３には、オイルミストの圧送器（図示せず）等から延びるオイルミスト供給管（図示せず）を接続するための接続部材２４が設けられる。また第一シャンク２２の後端には第二シャンク２５が固定され、この第二シャンク２５はスピンドルユニット１０を工作機械等の装置（図示せず）に組み込むための接続端部として使用される。
【００２４】
ロータハウジング１９には、オイルミストを噴出させるためのノズル孔１９ａが穿設されており、このノズル孔１９ａから噴出させたオイルミストによりローター１５を回転駆動させる。ノズル孔１９ａまでオイルミストを導入するための供給通路として、外転リング２３の内周に環状の溝２３ａが設けられ、この環状溝２３ａに連通するように第一シャンク２２に孔２２ａが穿設され、この孔２２ａに連通する環状溝１９ｂと縦溝１９ｃとがロータハウジング１９に形成され、さらに、縦溝１９ｃに連通する環状スペース１９ｄが、ロータハウジング１９と流体止めリング２１とに囲まれて形成されている。したがって、接続部材２４からオイルミストが導入されると、オイルミストは、環状溝２３ａ、孔２２ａ、環状溝１９ｂ、縦溝１９ｃ、環状スペース１９ｄの順に通過し、ノズル孔１９ａからローター１５に向けて噴き出される。
【００２５】
次に、ローター１５の回転スペース２０に導入されたオイルミストを工具１１の先端に吹き付けるべく導くためのオイルミスト排出通路について説明する。
前方ハウジング１８には、回転スペース２０から工具１１の先端方向へ貫通する貫通孔１８ａが穿設されており、この貫通孔１８ａがオイルミスト排出通路として機能する。つまり、矢印Ａで示したように、ローター１５の回転スペース２０に導入されたオイルミストは、ローター１５に回転駆動力を付与した後に貫通孔１８ａを通過して工具１１の先端に向けて噴き出される。
これと異なるオイルミスト排出通路として、前方ハウジング１８は主軸１３との間に隙間ができるように設けられており、この隙間と前方の軸受け１６内部とが、オイルミスト排出通路として機能する。つまり、矢印Ｂで示したように、回転スペース２０に導入されたオイルミストはローター１５に回転駆動力を付与した後に軸受け１６内部を通過し、前方ハウジング１８と主軸１３との隙間から工具１１の先端方向に噴き出される。
次に、主軸１３は、後端１３ａから前端まで貫通するように管状に形成されており、その内周面と工具１１の後端１１ａとの間に隙間ができるように形成されている。また主軸１３に挿着されたチャック部材１２は、複数のすり割りが軸方向に形成されたものであり、その後端内周１２ａと工具１１との間に隙間ができるように形成されている。したがって、矢印Ｃで示したように、回転スペース２０から軸受け１７内部を後方へ通過し、主軸１３の後端から前方へ向けて内部を通過し、さらに、主軸１３と工具１１との隙間、工具１１とチャック部材１２との隙間、チャック部材１２のすり割りの順に通過する通路が、オイルミスト排出通路として機能する。
以上のようにローター１５を回転駆動させるための圧縮流体としてオイルミストを使用し、この回転スペース２０に導入したオイルミストを、上記オイルミスト排出通路を介して工具１１の先端に吹き付けるべく導けば、従来のようにオイルミスト供給通路とローター１５用の圧縮空気の供給通路及び排出通路とを別々に設置しなくても良くなり、装置の簡略化による材料コストの低減効果が得られ、また組立製造時の煩雑な手間を省略することも可能になる。
【００２６】
次に、図２は図１とは異なるスピンドルユニット３０を示す断面図であるが、多くの構成に図１と同じものが採用されているため、この同じ構成については同じ符号を付すことにより詳細な説明を可能な限り省略し、主に異なる構成について説明する。
図２のスピンドルユニット３０では、前方ハウジング１８に貫通孔１８ａが穿設されており、この貫通孔１８ａの出口側にノズル３１が設けられている。このノズル３１は、ノズル管３１ａがボールジョイントにより固定部３１ｂに枢着されたものであり、ノズル管３１ａの指向方向を自在に調整することが可能である。これら貫通孔１８ａとノズル３１とがオイルミスト排出通路として機能する。つまり、矢印Ａで示したように、ローター１５の回転スペース２０に導入されたオイルミストは、貫通孔１８ａからノズル３１を通過して工具１１の先端に向けて噴き出される。
【００２７】
また図２において、工具３２には後端３２ａから先端３２ｂまで貫通する貫通孔が穿設されている。工具３２は、その後端３２ａが主軸１３内周面に当接して隙間ができないように挿着される。また主軸１３に挿着されたチャック部材３３は、その後端内周３３ａが工具３２に当接して隙間ができないように挿着されている。この工具３２自体に形成された貫通孔はオイルミスト排出通路として機能する。したがって、矢印Ｃで示したように、ローター１５の回転スペース２０に導入されたオイルミストは、軸受け１７内部を後方へ通過し、主軸１３の後端から前方へ向けて内部を進み、さらに工具３２自体に形成された貫通孔を通過し、その先端３２ｂからワークの切削部分に向けて噴き出される。
なお、図２において、矢印Ｂで示したように、前方ハウジング１８と主軸１３の隙間及び前方の軸受け１６内部をオイルミスト排出通路として機能させる点は、図１の実施形態と同様である。
【００２８】
次に、図３は、工作機械のマシニングセンタにおけるセンタースルーを通してオイルミストが供給される場合に使用されるスピンドルユニット４０の断面図である。図３のスピンドルユニット４０でも、多くの構成に図１と同じものが採用されているため、同じ構成には同じ符号を付すことにより詳細な説明を省略し、異なる構成について主に説明する。
スピンドルユニット４０では、第一シャンク２２の外周に外転リング４１が嵌められ、第一シャンク２２の後端に第二シャンク４２が固定されている。第二シャンク４２の取付孔４２ａには前方の外転リング４１に向けてオイルミスト供給孔４２ｂが穿設され、一方、外転リング４１には軸方向に延びる縦孔４１ａと、この縦孔４１ａの先端に連通する環状溝１９ｂとが形成されており、図３に図示したように、第二シャンク４２のオイルミスト供給孔４２ｂと外転リング４１の縦孔４１ａとは連通している。
なお、第二シャンク４２の取付孔４２ａにはフィルター４２ｃを設けることが好ましく、これにより、マシニングのセンタスルー通路に入り込んだゴミの侵入を防止できる。
【００２９】
以上のような構成により、工作機械のセンタースルーを通して供給されたオイルミストは、第二シャンク４２の取付孔４２ａからオイルミスト供給孔４２ｂを通過して外転リング４１の縦孔４１ａに流入し、ここから環状溝４１ｂ、孔２２ａ、環状溝１９ｂ、縦溝１９ｃ、環状スペース１９ｄの順に通過し、ノズル孔１９ａからローター１５に向けて噴き出される。
なお、ローター１５の回転スペース２０から工具１１の先端へオイルミストを導くためのオイルミスト排出通路に関しては、図１の実施形態と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００３０】
次に、図４はエアモータースピンドル５０の断面図であり、図５は図４を部分的に拡大した断面図である。エアモータースピンドル５０では、先端から挿入される工具５１を把持するチャック部材５２が出力軸５３に挿着され、このチャック部材５２を締付けて工具５１を固定するためのチャックナット５４が出力軸５３の先端に設けられている。出力軸５３は軸受け５５により支承されており、軸受け５５は軸受ハウジング５６を介してハウジング５７により固定されている。ハウジング５７の後方にはシャンク５８がボルト５９により一体に接続され、これらハウジング５７とシャンク５８内にはエアモータハウジング６０や軸受け６１等を介してエアモータ６２が設けられ、回転軸６２ａの先端６２ｂが出力軸５３の後端５３ａに接続されている。シャンク５８の後端には、エアモータースピンドル５０を工作機械のマシニングセンタに取り付けるための取付孔６３が設けられ、さらに、この取付孔６３からエアモータ６２の内部スペースに連通するようにオイルミスト供給孔６４が穿設されている。
【００３１】
出力軸５３は前端から後端５３ａまで貫通するように環状に形成された部材であり、この後端５３ａには、図５の拡大図に示したように、連結部材６５が挿着されてピン６６で固定され、連結部材６５内に回転軸６２ａの先端６２ｂが嵌められて固定される。ここで、エアモータ６２から出力軸５３の貫通孔内までオイルミストが流入する流体通路について説明すれば、オイルミスト供給孔６４からエアモータ後端面の給気ポートへ入り、エアモータ前面の排気ポートから出るような構造により、流体通路が形成されている。
【００３２】
出力軸５３は、その内周面と工具５１の後端との間に隙間ができるように形成されている。また出力軸５３に挿着されたチャック部材５２は、複数のすり割りが軸方向に形成されたものであり、その後端内周と工具５１との間に隙間ができるように形成されている。したがって、出力軸５３に後端から流入したオイルミストは、前方へ向けて内部を通過し、矢印Ａで示したように、出力軸５３と工具５１との隙間、工具５１とチャック部材５２との隙間、チャック部材５２のすり割り、工具５１とチャックナット５４との隙間の順に通過する通路が、オイルミスト排出通路として機能する。
【００３３】
また工具５１には、図２の工具３３と同様に後端から先端まで貫通する貫通孔が穿設されており、この貫通孔がオイルミスト排出通路として機能する。したがって、出力軸５３に後端から流入したオイルミストは、工具５１自体に形成された貫通孔を通過し、矢印Ｂで示したように、その先端からワークの切削部分に向けて噴き出される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態にかかるスピンドルユニットの断面図である。
【図２】図１とは異なるスピンドルユニットを示す断面図である。
【図３】図１及び図２とは異なるスピンドルユニットを示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかるエアモータースピンドルの断面図である。
【図５】図４を部分的に拡大した断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  スピンドルユニット
１１  工具
１２  チャック部材
１３  主軸
１５  ローター
１６  軸受け
１７  軸受け
１８  前方ハウジング
１８ａ  貫通孔
１９ａ  ノズル孔
２０  回転スペース
３０  スピンドルユニット
３１  ノズル
３１ａ  ノズル管
３１ｂ  固定部
３２  工具
３３  チャック部材
４０  スピンドルユニット
５０  エアモータースピンドル
５１  工具
５２  チャック部材
５３  出力軸
５５  軸受け
６２  エアモータ
【図１】
2006102836.tif 000003
【図２】
2006102836.tif 000004
【図３】
2006102836.tif 000005
【図４】
2006102836.tif 000006
【図５】
2006102836.tif 000007