(57)【要約】【課題】軸受の冷却効率が高く、軸受の焼き付きを効果的に防止することができるとともに、軸受の熱膨張を容易に逃がすことができ、軸受内部の転動体を損傷させたりすることなく軸受の寿命を長く保つことができる上、主軸の回転速度に拘わらずワークに高精度な加工を施すことが可能な主軸装置を提供する。【解決手段】主軸装置１は、中央に主軸２が回転可能に設置されており、その主軸２の外周には、リング状の４個の軸受３，３・・が取り付けられている。また、軸受３，３・・・の外周には、筒状のハウジング４が取り付けられており、そのハウジングの外側には、筒状のスリーブ６が設置されている。そして、ハウジング４は、オイル供給ノズル９およびオイル排出ノズル１０を貫通させた部分が厚肉状になっており、それ以外の部分が薄肉状になっている。【選択図】図１
2007307647.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸が筒状のハウジング内に軸受を介して回転可能に取り付けられているとともに、そのハウジングの外周が筒状のスリーブで覆われており、前記軸受に潤滑油を供給するための供給ノズルおよび軸受の潤滑油を外部へ排出するための排出ノズルが、前記スリーブおよび前記ハウジングを半径方向に貫通した状態で取り付けられており、かつ、前記ハウジングと前記スリーブとの間に冷却液を循環させる冷却手段が付設された工作機械の主軸装置であって、
前記ハウジングのうち前記供給ノズルおよび前記排出ノズルを貫通させた部分以外の部分が、供給ノズルおよび排出ノズルの貫通部分に比べて薄肉に形成されているとともに、
供給ノズルおよび排出ノズルを貫通させたハウジングの厚肉部分の内部で、供給ノズルとハウジングとの間および排出ノズルとハウジングとの間がシールされていることを特徴とする工作機械の主軸装置。
【請求項２】
主軸が筒状のハウジング内に軸受を介して回転可能に取り付けられているとともに、そのハウジングの外周が筒状のスリーブで覆われており、前記軸受に潤滑油を供給するための供給ノズルおよび軸受の潤滑油を外部へ排出するための排出ノズルが、前記スリーブおよび前記ハウジングを半径方向に貫通した状態で取り付けられており、かつ、前記ハウジングと前記スリーブとの間に冷却液を循環させる冷却手段が付設された工作機械の主軸装置であって、
前記供給ノズルおよび前記排出ノズルが、それぞれ中間部位に、長手方向に対して直交する周状面を有したものであり、その周状面をハウジングの外周面と当接させた状態で前記ハウジングを貫通しているとともに、
それらの供給ノズルおよび排出ノズルの周状面とハウジングの外周面との当接部分がシールされていることを特徴とする工作機械の主軸装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械の主軸装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工作機械の主軸装置（以下、単に主軸装置という）においては、主軸が高速に回転するため、軸受の温度が次第に上昇し熱膨張する。したがって、効率的に軸受の冷却を行わなければ、軸受が焼き付く事態が発生してしまう。そのような事態を防止する方法として、ハウジングの外周とハウジングを覆うスリーブとの間に冷却液（クーラント）を流すことによって軸受を冷却する方法（特許文献１）や、主軸を覆うハウジングに薄肉部を設ける方法が知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１２７０４５号公報
【０００４】
また、主軸装置においては、主軸の回転に伴う軸受の発熱によって軸受が熱膨張するため、軸受内部の転動体が転走面に与える圧力が上昇し、転動体が損傷する事態が生ずることもある。そのような事態を防止するための方法としては、軸受の外輪とハウジングとの間に隙間を設けて、軸受が発熱して膨張しても転動体と転走面との間に高い圧力が生じないようにする方法が知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ハウジングの外周とスリーブとの間に冷却液を流す方法や、ハウジングを薄肉にする方法によって軸受を効果的に冷却することが可能である。しかしながら、通常の主軸装置においては、軸受の潤滑を良好なものとするために、ノズルによって軸受に潤滑油が供給されることが多い。そのように軸受に潤滑油を供給するタイプの主軸装置において、ハウジングの外周とスリーブとの間に冷却液を流す機構を設ける場合には、ハウジングを単純に薄くしてしまうと、潤滑油と冷却液とを遮断するシール手段をハウジングに設けることが困難となる。そのために、冷却液中に潤滑油が混入する事態が生じてしまう。
【０００６】
一方、軸受外輪とハウジングとの間に予め隙間を設けた場合には、軸受が発熱しない比較的に低速度で主軸が回転するときには、その軸受外輪とハウジングとの間の隙間が、主軸の軸心の振れを許容する遊びとなり、所謂“ビビリ”が発生する原因となる。また、軸受の外輪とハウジングとの間に隙間が存在すると、主軸の回転振動により回転精度が悪化してしまうため、ワークの高精度な加工ができなくなってしまう。
【０００７】
本発明の目的は、上記従来の主軸装置の問題点を解消し、軸受の冷却効率が高く、軸受の焼き付きを効果的に防止することができるとともに、軸受の熱膨張を容易に逃がすことができ、軸受内部の転動体を損傷させたりすることなく軸受の寿命を長く保つことができる上、主軸の回転速度に拘わらずワークに高精度な加工を施すことが可能な主軸装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる本発明のうち請求項１に記載された発明の構成は、主軸が筒状のハウジング内に軸受を介して回転可能に取り付けられているとともに、そのハウジングの外周が筒状のスリーブで覆われており、前記軸受に潤滑油を供給するための供給ノズルおよび軸受の潤滑油を外部へ排出するための排出ノズルが、前記スリーブおよび前記ハウジングを半径方向に貫通した状態で取り付けられており、かつ、前記ハウジングと前記スリーブとの間に冷却液を循環させる冷却手段が付設された工作機械の主軸装置であって、前記ハウジングのうち前記供給ノズルおよび前記排出ノズルを貫通させた部分以外の部分が、供給ノズルおよび排出ノズルの貫通部分に比べて薄肉に形成されているとともに、供給ノズルおよび排出ノズルを貫通させたハウジングの厚肉部分の内部で、供給ノズルとハウジングとの間および排出ノズルとハウジングとの間がシールされていることにある。
【０００９】
請求項２に記載された発明の構成は、主軸が筒状のハウジング内に軸受を介して回転可能に取り付けられているとともに、そのハウジングの外周が筒状のスリーブで覆われており、前記軸受に潤滑油を供給するための供給ノズルおよび軸受の潤滑油を外部へ排出するための排出ノズルが、前記スリーブおよび前記ハウジングを半径方向に貫通した状態で取り付けられており、かつ、前記ハウジングと前記スリーブとの間に冷却液を循環させる冷却手段が付設された工作機械の主軸装置であって、前記供給ノズルおよび前記排出ノズルが、それぞれ中間部位に、長手方向に対して直交する周状面を有したものであり、その周状面をハウジングの外周面と当接させた状態で前記ハウジングを貫通しているとともに、それらの供給ノズルおよび排出ノズルの周状面とハウジングの外周面との当接部分がシールされていることにある。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の主軸装置は、ハウジングのうち供給ノズルおよび排出ノズルを貫通させた部分以外の部分が、供給ノズルおよび排出ノズルの貫通部分に比べて薄肉に形成されているため、軸受が膨張した場合に、ハウジングがその膨張に追随して変形し、軸受の膨張を吸収することができるので、軸受の転動体が受ける圧力を低く抑えて、転動体が損傷する事態を防止し、軸受の寿命を長く保持することができる。また、軸受を効率的に冷却することができるため、主軸全体の熱変形を低く抑えることができる。その上、軸受の外輪とハウジングとの間に予め隙間を設けておく必要がないので、加工時における“ビビリ”や回転精度の悪化を防止することができる。したがって、請求項１の主軸装置によれば、ワークを高精度で加工することができる上、工具の寿命を長く保持することができる。
【００１１】
加えて、請求項１の主軸装置は、供給ノズルおよび排出ノズルを貫通させたハウジングの厚肉部分の内部で、供給ノズルとハウジングとの間および排出ノズルとハウジングとの間がシールされているため、冷却液が軸受から漏れ出して軸受に流入したり外部に漏れ出る事態を効果的に防止することができる。
【００１２】
請求項２の主軸装置は、供給ノズルおよび排出ノズルが、周状面をハウジングの外周面と当接させた状態でハウジングを貫通しているとともに、供給ノズルおよび排出ノズルの周状面とハウジングの外周面との当接部分がシールされているため、ハウジングを薄肉状に設計することができる。したがって、請求項２の主軸装置によれば、請求項１の主軸装置と同様に、軸受が膨張した場合に、ハウジングがその膨張に追随して変形するため、軸受の転動体が受ける圧力を低く抑えて、転動体が損傷する事態を防止し、軸受の寿命を長く保持することができる。また、軸受を効率的に冷却することができ、主軸全体の熱変形を低く抑えることができる上、軸受の外輪とハウジングとの間に予め隙間を設けておく必要がないので、加工時における“ビビリ”や回転精度の悪化を防止して、ワークを高精度で加工することができる上、工具の寿命を長く保持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の主軸装置の一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
［実施例１］
図１は、実施例１の主軸装置の断面を示したものであり、主軸装置１は、中央に主軸２が回転可能に設置されており、その主軸２の外周には、リング状の４個の軸受３，３・・が取り付けられている。各軸受３，３・・は、内輪３ａと外輪３ｂとの間に、転動体３ｃを転動可能に挟み込んだものである。そして、それらの軸受３，３・・・の外周には、筒状に形成されたハウジング４が設置されている。
【００１５】
図２は、ハウジング４の斜視図であり、ハウジング４は、筒状の本体４ａの先端にフランジ４ｂを一体的に設けた形状を有している。そして、筒状の本体４ａには、帯状の厚肉部分５が、先端側から基端側にかけて時計回りの螺旋状となるように設けられている。そして、その厚肉部分５には、後述するオイル供給用ノズルおよびオイル排出用ノズルを挿通させるための挿通孔５ａ，５ａ・・が等間隔に穿設されている。また、本体４ａの基端および先端際には、厚肉部分５と略同じ厚みの支持部１１，１１が設けられている。なお、それらの支持部１１，１１には、シール手段であるＯリング１３，１３（図２では省略）が周状に設けられており、本体４ａの先端および基端の支持部１１，１１とスリーブ６の内周面との間が、それぞれＯリング１３，１３によってシールされた状態になっている。
【００１６】
上記した、ハウジング４は、軸受３の外周に、軸受３との間に隙間が生じないように取り付けられている。そして、そのハウジング４の外周を覆うように、筒状のスリーブ６が取り付けられている。スリーブ６は、先端側が円筒状になっており、基端側に大径のフランジが取り付けられている。また、先端側の内周が、ハウジング４の本体４ａの先端、基端の支持部１１，１１、および厚肉部分５の外周面と当接した状態になっている。そして、ハウジング４の薄肉部分１２（本体４ａの先端の支持部１１と基端の支持部１１との間における厚肉部分５以外の部分）の外周面と、スリーブ６の内周面との間に所定間隔の隙間が形成された状態になっている。そして、図示しない冷却液循環手段によって、ハウジングの薄肉部分１２とスリーブ６との隙間を冷却液（クーラント）が循環するようになっている。
【００１７】
さらに、スリーブ６先端の円筒状の部分には、ハウジング４に穿設された挿通孔５ａ，５ａ・・の外側に位置するように挿通孔１４，１４・・が穿設されており、それらの挿通孔１４，１４・・を利用して、オイル供給用ノズル９およびオイル排出用ノズル１０が取り付けられている。なお、オイル供給用ノズル９およびオイル排出用ノズル１０は、それぞれ、各軸受３に１個ずつ設けられている。
【００１８】
オイル供給用ノズル９は、先端が細長い筒状に形成されており、基端にフランジが設けられている。そして、長手方向に沿って、潤滑油を供給するための供給路１５が形成されている。また、オイル排出用ノズル１０は、オイル供給用ノズルと略同一の形状に形成されており、長手方向に沿って、潤滑油を排出するための排出路１６が形成されている。それらのオイル供給用ノズル９およびオイル排出用ノズル１０は、スリーブ６に形成された挿通孔１４，１４・・およびハウジング４に形成された挿通孔５ａ，５ａ・・を利用して、スリーブ６とハウジング４の厚肉部分５を貫通し（主軸２の中心から放射する方向に沿って貫通し）、先端を軸受３の内輪３ａと外輪３ｂとの中間に位置させるように設置されている。また、各オイル供給用ノズル９およびオイル排出用ノズル１０は、基端際の外周にシール手段であるＯリング７ｂが設けられており、そのＯリング７ｂがスリーブ６の挿通孔１４の内周と密着した状態になっている。また、各オイル供給用ノズル９およびオイル排出用ノズル１０は、先端際に外周にシール手段であるＯリング７ａが設けられており、そのＯリング７ａが、ハウジング４の厚肉部分５において、ハウジング４の挿通孔５ａの内周と密着した状態になっている。
【００１９】
主軸装置１においては、主軸２が回転する場合には、主軸の回転をスムーズなものとするために、各オイル供給用ノズル９によって、潤滑油が各軸受３に供給され、オイル排出用ノズル１０によって、劣化した潤滑油が回収されて排出される。また、主軸２が回転する場合には、図示しない冷却液循環手段によって、ハウジング４の薄肉部分１２とスリーブ６との間を冷却液が循環する。
【００２０】
実施例１の主軸装置１は、上記の如く、ハウジング４のうちオイル供給用ノズル９およびオイル排出用ノズル１０を貫通させた厚肉部分５以外の部分が、厚肉部分５に比べて薄肉に形成されているため、軸受３が膨張した場合に、ハウジング４がその膨張に追随して変形し、軸受３の膨張を吸収することができるので、軸受３の転動体３ｃが受ける圧力を低く抑えて、転動体３ｃが損傷する事態を防止し、軸受３の寿命を長く保持することができる。また、軸受３を効率的に冷却することができるため、主軸２全体の熱変形を低く抑えることができる。その上、軸受３の外輪３ｂとハウジング４との間に予め隙間を設けておく必要がないので、加工時における“ビビリ”や回転精度の悪化を防止することができる。したがって、主軸装置１によれば、ワークを高精度で加工することができる上、工具の寿命を長く保持することができる。
【００２１】
一方、実施例１の主軸装置１は、ハウジング４の厚肉部分５の内部で、オイル供給用ノズル９とハウジング４との間およびオイル排出用ノズル１０とハウジング４との間がシールされているため、潤滑油が軸受３から漏れだしてハウジング４の外側を循環する冷却液内に混入する事態を効果的に防止することができる。
【００２２】
［実施例２］
実施例２の主軸装置３１の構成は、実施例１の主軸装置１の構成と略同一であるが、オイル供給用ノズル、オイル排出用ノズルとフランジとの間をシールするための構造が実施例１の主軸装置１と異なっている。図３は、実施例２の主軸装置３１を示したものであり、図４は、実施例２のオイル供給用ノズル３２を示したものである。実施例２の主軸装置３１のオイル供給用ノズル３２は、先端側に小径部分３４と大径部分３５とが設けられており、その小径部分３４と大径部分３５との境界に、ドーナッツ状の周状面３６が長手方向と直交するように形成されている。そして、その周状面３６には、周状溝３７が刻設されており、その周状溝３７内には、シール手段であるＯリング３８が嵌め込まれている。なお、実施例２のオイル排出用ノズル３３の形状は、実施例２のオイル供給用ノズル３２と略同一である。
【００２３】
一方、図３の如く、主軸装置３１のハウジング４には、先端および後端の支持部以外に厚肉な部分が形成されておらず、オイル供給用ノズル３２およびオイル排出用ノズル３３の挿通孔５ａ，５ａ・・の周囲に円形の嵌合溝３９が形成されており、その嵌合溝３９の底面が平坦になっている。そして、各オイル供給用ノズル３２および各オイル排出用ノズル３３は、スリーブ６の挿通孔１４，１４・・およびハウジング４の挿通孔５ａ，５ａ・・を利用して、スリーブ６とハウジング４を貫通し、先端を軸受３の内輪３ａと外輪３ｂとの中間に位置させた状態で取り付けられており、各オイル供給用ノズル３２および各オイル排出用ノズル３３の周状面３６とハウジング４外周の嵌合溝３９の底面との間が、シール手段であるＯリング３８によってシールされた状態になっている。実施例２の主軸装置３１のその他の部分の構造は、実施例１の主軸装置１のものと同一である。
【００２４】
実施例２の主軸装置３１は、上記の如く、各オイル供給用ノズル３２および各排出ノズル３３が、周状面３６をハウジング４の外周面と当接させた状態でハウジング４を貫通しているとともに、各オイル供給ノズル用３２および各排出ノズル３３の周状面３６とハウジング４の外周面との当接部分がシールされているため、ハウジング４を薄肉状に設計することができる。したがって、実施例２の主軸装置３１によれば、実施例１の主軸装置１と同様に、軸受３，３・・が膨張した場合に、ハウジング４がその膨張に追随して変形するため、軸受３，３・・の転動体３ｃ，３ｃ・・が受ける圧力を低く抑えて、転動体３ｃ，３ｃ・・が損傷する事態を防止し、軸受３，３・・の寿命を長く保持することができる。また、軸受３，３・・を効率的に冷却することができ、主軸２全体の熱変形を低く抑えることができる上、軸受３，３・・の外輪３ｂとハウジング４との間に予め隙間を設けておく必要がないので、加工時における“ビビリ”や回転精度の悪化を防止して、ワークを高精度で加工することができる上、工具の寿命を長く保持することができる。
【００２５】
加えて、実施例２の主軸装置３１においても、オイル供給用ノズル３２とハウジング４との間およびオイル排出用ノズル３３とハウジング４との間が高精度にシールされるため、実施例１の主軸装置１と同様に、潤滑油が軸受３から漏れだしてハウジング４の外側を循環する冷却液内に混入する事態を効果的に防止することができる。
【００２６】
なお、本発明の主軸装置の構成は、上記実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、主軸、軸受、ハウジング、スリーブ、オイル供給用ノズル、オイル排出用ノズル、シール手段等の形状、構造等の構成を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で必要に応じて適宜変更することができる。
【００２７】
たとえば、主軸の外周に取り付ける軸受の数は、必要に応じて適宜変更することができる。また、実施例１の如く、ハウジングに厚肉部分を設ける場合には、当該厚肉部分は、実施例１の如く、ノズルの取り付け位置をスパイラル状に繋いだ形状を有する単一のものに限定されず、図５の如く、各ノズルの取り付け位置において別個のものを形成することも可能である。かかる構成を採用した場合には、ハウジングの薄肉部分とスリーブとの間を循環する冷却液の流動の自由度が増加するので、軸受の冷却効率がより高いものとなる、というメリットがある。また、実施例２において、Ｏリング等のシール手段はハウジング側にあっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明の主軸装置は、上記の如く優れた機能を奏するものであるので、ワークに各種の加工を施す工作機械の主軸装置として好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施例１の主軸装置の断面を示す説明図である。
【図２】ハウジングの斜視図である。
【図３】実施例２の主軸装置の断面を示す説明図である。
【図４】実施例２の主軸装置に取り付けられるオイル供給用ノズルの斜視図である。
【図５】ハウジングの変更例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１・・主軸装置、２・・主軸、３・・軸受、４・・ハウジング、５・・厚肉部分、６・・スリーブ、７ａ・・Ｏリング（シール手段）、９・・オイル供給用ノズル、１０・・オイル排出用ノズル、１２・・薄肉部分、３１・・主軸装置、３２・・オイル供給用ノズル、３３・・オイル排出用ノズル、３６・・周状面、３８・・Ｏリング（シール手段）。
【図１】
2007307647.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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