(57)【要約】【課題】製造コスト及びランニングコストをアップすることなく、クーラントがハウジングの内部に侵入するのを防止できる主軸装置のエアカーテン装置を提供する。【解決手段】ハウジング１１を構成する第２フランジ金具１８の内周面１８ａに貯留室形成リング１９を嵌入してリング状のエア貯留室２１を形成し、該貯留室２１にエア供給通路２２を通してエアを供給する。前記リング１９に対しエア貯留室２１に連通する連通孔１９ｆを形成する。前記リング１９に対し連通孔１９ｆに連通し、かつ該リング１９の内周面１９ｅと、主軸１３の先端部外周面１３ａとの間に形成された環状の隙間ｇ２に全周にわたって開口する環状のエア噴射溝１９ｇを形成する。エア供給通路２２からエア貯留室２１に供給されたエアがエア貯留室２１内で一旦貯留されて流速が下がり、連通孔１９ｆからエア噴射溝１９ｇを介してエアが隙間ｇ２に対し全周にほぼ均等の圧力で噴射される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングの内部に主軸を回転可能に支持した主軸装置の前記ハウジングにエア供給通路を形成し、前記ハウジングの内部に前記エア供給通路に連通する環状のエア貯留室を形成し、前記ハウジングの先端部内周面と、前記主軸の先端部外周面との間に形成された隙間に対し前記エア貯留室のエアを噴射するための全周にわたって開口する環状のエア噴射溝を設けたことを特徴とする主軸装置のエアカーテン装置。
【請求項２】
請求項１において、前記ハウジングには前記エア貯留室とエア噴射溝を連通する多数の連通孔が形成されていることを特徴とする主軸装置のエアカーテン装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記ハウジングの先端部の内周面には、環状の貯留室形成リングが嵌入固定され、該リングの外周面側には、前記エア貯留室が形成され、該リングの内部には、前記エア噴射溝及び連通孔のうち少なくとも前記エア噴射溝が形成されていることを特徴とする主軸装置のエアカーテン装置。
【請求項４】
請求項３において、前記ハウジングは、筒状の本体と、この本体の前端面に接合固定された第１フランジ金具と、この第１フランジ金具の前端面に接合固定された第２フランジ金具とによって構成され、前記第２フランジ金具の内周面に形成されたフランジ部の前側面には、前記貯留室形成リングの後側面が接合され、該リングの前側面は前記第２フランジ金具の前端面に接合固定された締付リングによって締め付け固定されていることを特徴とする主軸装置のエアカーテン装置。
【請求項５】
請求項４において、前記貯留室形成リングは前後の二つのリング片に分割され、前側のリング片は前記締付リングに一体に形成され、後側のリング片は前記第２フランジ金具の内周面に一体に形成されていることを特徴とする主軸装置のエアカーテン装置。
【請求項６】
ハウジングの内部に主軸を回転可能に支持した主軸装置の前記ハウジングにエア供給通路を形成し、前記ハウジングの内部に前記エア供給通路に連通する環状のエア貯留室を形成し、前記ハウジングの先端部内周面と、前記主軸の先端部外周面との間に形成された隙間に対し前記エア貯留室のエアを噴射するための全域にわたって点在するように開口する多数のエア噴射孔を設けたことを特徴とする主軸装置のエアカーテン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主軸装置のエアカーテン装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械における主軸装置は、ハウジングの内部に軸受を介して主軸が回転可能に支持され、該主軸の先端部に装着された工具によって、ワークの加工を行うようになっている。前記ワークの加工時にクーラント供給ノズルからワークの加工部に噴射されたクーラントが飛散して、前記ハウジングの先端部内周面と、前記主軸の先端部外周面とによって形成された隙間からハウジングの内部に侵入しようとする。これを防止するため、従来、特許文献１には、ハウジングの先端部内周面に環状シールを設け、このシールを主軸の外周面に接触させ、前記環状シールの内側に形成されたエア室に所定圧力のエアを供給するように構成されたエアカーテン装置が開示されている。この装置は、環状シールを主軸に接触させる構成をとっているので、シール性を維持し、かつシール機構の寿命の観点から主軸の回転速度に限界が生じる。
【０００３】
上記の問題を解消するため、特許文献２にはハウジングの先端部内周面と、主軸の先端部外周面との間に所定の隙間を設け、この隙間からエアを主軸の先端側に噴射するようにしたエアカーテン装置が開示されている。又、特許文献３には、主軸の先端部に一体的に回転する遮蔽板を取り付け、ハウジングの先端面に対して、前記遮蔽板を対向するように配置し、該遮蔽板とハウジングの先端面との間にラビリンス部を設けたシール装置が開示されている。
【特許文献１】実開平６−３３６３９号公報
【特許文献２】特開平１１−９０７６１号公報
【特許文献３】特開２００２−２６３９８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献２に開示されたエアカーテン装置は、ハウジングの先端部内周面と主軸の先端部外周面との間に形成された隙間から外部に噴射されるエアの噴射量が主軸の外周面の円周方向に均一にならず、アンバランスとなり噴射量が少ない箇所では、隙間の一部からクーラントがハウジングの内部に入り込み、軸受を損傷させるという問題があった。これを解消するため、エアの噴射量を多くすると、ランニングコストがかさむという別の問題が生じる。
【０００５】
又、特許文献３に開示された主軸装置におけるシール装置は、前記ラビリンス部に圧縮空気を供給するためのシールエア通路を備えるとともに、ラビリンス部の構造が複雑で、製造コストを低減することができないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記従来の技術に存する問題点を解消して、製造コスト及びランニングコストをアップすることなく、クーラントがハウジングの内部に侵入するのを防止することができる主軸装置のエアカーテン装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ハウジングの内部に主軸を回転可能に支持した主軸装置の前記ハウジングにエア供給通路を形成し、前記ハウジングの内部に前記エア供給通路に連通する環状のエア貯留室を形成し、前記ハウジングの先端部内周面と、前記主軸の先端部外周面との間に形成された隙間に対し前記エア貯留室のエアを噴射するための全周にわたって開口する環状のエア噴射溝を設けたことを要旨とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記ハウジングには前記エア貯留室とエア噴射溝を連通する多数の連通孔が形成されていることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、前記ハウジングの先端部の内周面には、環状の貯留室形成リングが嵌入固定され、該リングの外周面側には、前記エア貯留室が形成され、該リングの内部には、前記エア噴射溝及び前記連通孔のうち少なくとも前記エア噴射溝が形成されていることを要旨とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項３において、前記ハウジングは、筒状の本体と、この本体の前端面に接合固定された第１フランジ金具と、この第１フランジ金具の前端面に接合固定された第２フランジ金具とによって構成され、前記第２フランジ金具の内周面に形成されたフランジ部の前側面には、前記貯留室形成リングの後側面が接合され、該リングの前側面は前記第２フランジ金具の前端面に接合固定された締付リングによって締め付け固定されていることを要旨とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項４において、前記貯留室形成リングは前後の二つのリング片に分割され、前側のリング片は前記締付リングに一体に形成され、後側のリング片は前記第２フランジ金具の内周面に一体に形成されていることを要旨とする。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、ハウジングの内部に主軸を回転可能に支持した主軸装置の前記ハウジングにエア供給通路を形成し、前記ハウジングの内部に前記エア供給通路に連通する環状のエア貯留室を形成し、前記ハウジングの先端部内周面と、前記主軸の先端部外周面との間に形成された隙間に対し前記エア貯留室のエアを噴射するための全域にわたって点在するように開口する多数のエア噴射孔を設けたことを要旨とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の発明によれば、前記ハウジングの先端部内周面と、前記主軸の先端部外周面との間に形成された隙間に対し前記エア貯留室のエアを噴射するための全周にわたって開口する環状のエア噴射溝を設けた。このため、エア供給通路からエア貯留室に供給されたエアが該エア貯留室内においてほぼ均等の圧力となりエア噴射溝を通して、前記隙間に供給される。従って、前記隙間の全域にわたってほぼ均等にエアが供給され、クーラントの前記隙間への侵入が防止される。
【００１３】
請求項１記載の発明によれば、エア貯留室とエア噴射溝を形成するという簡単な構成のため、製造コストをアップする必要もなく、エア消費量もエア噴射溝によって抑えられるので、メンテナンスコストをアップする必要もない。
【００１４】
請求項２記載の発明によれば、前記ハウジングには前記エア貯留室とエア噴射溝を連通する多数の連通孔が形成されているので、エア貯留室から各連通孔を通してエア噴射溝にエアがさらに均等に供給され、クーラントの前記隙間への侵入が効果的に防止される。
【００１５】
請求項３記載の発明によれば、ハウジングの先端部内周面に専用の貯留室形成リングを嵌入するようにしたので、単体の貯留室形成リングに対し予めエア噴射溝及び連通孔の少なくともエア噴射溝を容易に形成することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、第２フランジ金具と締付リングとによって貯留室形成リングを容易に締め付け固定することができる。
請求項５に記載の発明は、前記貯留室形成リングが第２フランジ金具と締付リングにより構成されているので、部品点数を低減して、製造及び組み付け作業を容易に行い、コストをさらに低減することができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、エア供給通路からエア貯留室に供給されたエアが該エア貯留室内においてほぼ均等の圧力となり多数のエア噴射孔を通して、前記隙間に供給される。従って、前記隙間の全域にわたってほぼ均等にエアが供給され、クーラントの前記隙間への侵入が防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を具体化した主軸装置の一実施形態を図１〜図４にしたがって説明する。
図３に示すように、主軸装置のハウジング１１の内周面には、複数の軸受１２を介して主軸１３が図示しない回転駆動機構によって回転可能に支持されている。前記主軸１３の先端部には、工具ホルダ１４を介して工具１５が装着されている。
【００１９】
前記ハウジング１１は、横円筒状をなす本体１６と、この本体１６の先端面に接合固定されたリング状をなす第１フランジ金具１７と、この第１フランジ金具１７の先端面に接合固定された同じくリング状をなす第２フランジ金具１８とによって構成されている。前記第１フランジ金具１７の内周面には前記軸受１２の位置規制用のフランジ部１７ａが設けられている。前記第２フランジ金具１８の内周面１８ａには図１に示すようにフランジ部１８ｂが設けられ、該フランジ部１８ｂの内周面１８ｃは、前記主軸１３の先端部外周面１３ａと隙間ｇ１を介して対向するようになっている。
【００２０】
前記第２フランジ金具１８の内部には、前記内周面１８ａと、前記フランジ部１８ｂの前側面１８ｄとに接触するように円環状のエア貯留室２１を形成する貯留室形成リング１９が収容されている。この貯留室形成リング１９は、前記第２フランジ金具１８の前端面に図示しないボルトによって接合固定された締付リング２０によって、第２フランジ金具１８のフランジ部１８ｂとの間に締め付け固定されている。
【００２１】
図４に示すように、前記貯留室形成リング１９は、円環状のリング本体１９ａと、この本体１９ａの外周端縁に一体に形成されたフランジ部１９ｂとを備えている。図１に示すように、前記第２フランジ金具１８の内周面１８ａと、前記フランジ部１８ｂの前側面１８ｄと、前記貯留室形成リング１９の本体１９ａの外周面１９ｃと、フランジ部１９ｂの後側面１９ｄとによって、環状の前記エア貯留室２１が形成されている。前記貯留室形成リング１９の本体１９ａの内周面１９ｅ及び締付リング２０の内周面２０ａと、前記主軸１３の先端部外周面１３ａとの間には所定の隙間ｇ２が形成されている。
【００２２】
図１に示すように、前記本体１６、第１フランジ金具１７及び第２フランジ金具１８には、前記エア貯留室２１へエアを供給するエア供給通路２２が形成され、その上流端にはエア供給源２３が接続されている。そして、エア供給源２３から所定圧力のエアをエア供給通路２２を介して前記エア貯留室２１内に供給するようにしている。
【００２３】
前記貯留室形成リング１９の本体１９ａには、前記エア貯留室２１と連通する多数の連通孔１９ｆが該貯留室形成リング１９の半径方向内方に向けて所定深さになるように形成されている。各連通孔１９ｆの内底部と連通するように、前記本体１９ａには環状のエア噴射溝１９ｇが形成され、該エア噴射溝１９ｇの先端部は貯留室形成リング１９の本体１９ａの内周面１９ｅの前端側に開口されている。
【００２４】
この実施形態では、前記貯留室形成リング１９のリング本体１９ａの外径を例えば６５ｍｍ、内径を５３ｍｍ、連通孔１９ｆを２４箇所に形成し、各連通孔１９ｆの内径を３ｍｍとし、前記エア噴射溝１９ｇの幅を１ｍｍとしている。そして、エア供給通路２２からエア貯留室２１内にエアが所定の圧力で供給されたとき、各連通孔１９ｆからエア噴射溝１９ｇへ移動されるエアの流れが抑制され、エアがエア貯留室２１で一旦貯留されるようにしている。
【００２５】
次に、前記のように構成した主軸装置についてその動作を説明する。
図３において、図示しない回転駆動機構によって主軸１３を回転し、工具ホルダ１４及び工具１５を回転することにより、テーブルに支持されたワークの加工を行う。この時に図示しないクーラント供給装置からワークの加工部に供給されたクーラントが飛散して、前記隙間ｇ２の外側開口部にも飛散する。しかしながら、エア供給源２３から供給されたエアは一旦エア圧力が環状のエア貯留室２１で全周にわたり均一化され、前記エア噴射溝１９ｇから外部に噴射される。従って、飛散したクーラントが隙間ｇ２を通してハウジング１１の内部に侵入するのが防止される。
【００２６】
上記実施形態の主軸装置のエアカーテン装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、前記第２フランジ金具１８と貯留室形成リング１９によって形成されるエア貯留室２１内にエア供給源２３からのエアを一旦供給して貯留した後、多数の連通孔１９ｆを通して、エア噴射溝１９ｇに導き、該エア噴射溝１９ｇから隙間ｇ２内に噴射するようにした。このため、エア貯留室２１内のエアが各連通孔１９ｆによって、ほぼ均等の圧力で、前記エア噴射溝１９ｇ内に供給され、隙間ｇ２の全周にわたって均等に噴射され、クーラントが隙間ｇ２からハウジング１１の内部に侵入するのを確実に防止することができる。
【００２７】
（２）上記実施形態では、エア貯留室２１にエアを一旦貯留し、連通孔１９ｆ及びエア噴射溝１９ｇからエアを噴射するようにしたので、エアの噴射量を抑制することができ、ランニングコストを低減することができる。
【００２８】
（３）上記実施形態では、ハウジング１１の前端部の内周面に専用の貯留室形成リング１９を嵌入するようにしたので、単体状態の貯留室形成リング１９に対し連通孔１９ｆ及びエア噴射溝１９ｇを容易に形成することができ、コストを低減することができる。
【００２９】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・図５に示すように、前記貯留室形成リング１９を前後の二つのリング片１９Ａ，１９Ｂに分割し、一方のリング片１９Ａを第２フランジ金具１８に一体に形成し、他方のリング片１９Ｂを締付リング２０に一体的に形成し、両リング片１９Ａ，１９Ｂを互いに接合するようにしてもよい。この場合には、部品点数を低減してコストダウンを図ることができる。
【００３０】
・図６に示すように、板材よりなる貯留室形成リング１９の円筒状のリング片に対し、前記隙間ｇ２に全域にわたって点在するように開口する多数のエア噴射孔１９ｈを形成してもよい。このエア噴射孔１９ｈは例えば２４〜３０箇所に形成される。
【００３１】
・図示しないが前記貯留室形成リング１９のエア噴射溝１９ｇを省略し、連通孔１９ｆを内周面１９ｅまで延長することにより多数のエア噴射孔を前記隙間ｇ２に全域にわたって点在するように形成してもよい。又、図１に示す貯留室形成リング１９の連通孔１９ｆを省略し、エア貯留室２１にエア噴射溝１９ｇが連通するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明を具体化した主軸装置の要部を拡大して示す断面図。
【図２】図３の主軸装置の１−１線断面図。
【図３】主軸装置を示す縦断面図。
【図４】貯留室形成リングを示す斜視図。
【図５】この発明の別例を示す部分断面図。
【図６】この発明の別例を示す部分断面図。
【符号の説明】
【００３３】
ｇ１，ｇ２…隙間、１１…ハウジング、１３…主軸、１３ａ…先端部外周面、１６，１９ａ…本体、１７…第１フランジ金具、１７ａ，１８ｂ，１９ｂ…フランジ部、１８…第２フランジ金具、１８ａ，１８ｃ，１９ｅ，２０ａ…内周面、１８ｄ…前側面、１９…貯留室形成リング、１９Ａ，１９Ｂ…リング片、１９ｃ…外周面、１９ｄ…後側面、１９ｆ…連通孔、１９ｇ…エア噴射溝、１９ｈ…エア噴射孔、２０…締付リング、２１…エア貯留室、２２…エア供給通路。
【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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【図６】
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