(57)【要約】【課題】エアを使用しなくても転がり軸受へ潤滑油を供給でき、エア供給による風切り音を無くした回転軸装置を提供する。【解決手段】回転軸ハウジング１１に転がり軸受２０、３０を介して回転軸４０を回転可能に軸承し、この転がり軸受２０、３０へ潤滑油を供給する潤滑油供給装置６０を備えた回転軸装置において、転がり軸受２０、３０は、回転軸ハウジング１１に取付けられる外輪２１、３１と、外輪２１、３１の内周側に配置され、回転軸４０に取付けられる内輪２２、３２と、外輪２１，３１と内輪２２，３２間に配置された転動体とからなり、潤滑油供給装置６０は、外輪２１、３１と内輪２２、３２間に挿入されたブラシ６６、６７と、このブラシ６６、６７に潤滑油を供給する供給通路１１ｂと、ブラシ６６、６７を振動させる振動装置６１、６２とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸ハウジングに転がり軸受を介して回転軸を回転可能に軸承し、前記転がり軸受へ潤滑油を供給する潤滑油供給装置を備えた回転軸装置において、
前記転がり軸受は、前記回転軸ハウジングに取付けられる外輪と、該外輪の内周側に配置され、前記回転軸に取付けられる内輪と、前記外輪と前記内輪間に配置された転動体とからなり、
前記潤滑油供給装置は、前記外輪と前記内輪間に挿入されたブラシと、該ブラシに潤滑油を供給する供給通路と、前記外輪と前記内輪間へ前記潤滑油が飛散するように前記ブラシを振動させる振動装置とからなることを特徴とする回転軸装置。
【請求項２】
前記ブラシは、前記振動装置に取付けられた竿と、該竿の先端に取付けられた多数の毛とからなり、前記竿内部に前記供給通路に連絡する連絡通路を形成し、前記竿の先端に前記毛に対応する位置で前記連絡通路から前記竿の外部へ連通する開口穴を多数形成したことを特徴とする請求項１に記載の回転軸装置。
【請求項３】
前記振動装置は、ピエゾアクチュエータであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転軸装置。
【請求項４】
前記振動装置は、振動モータであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転軸装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸を転がり軸受を介して回転可能に支持した回転軸装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械の主軸装置（回転軸装置）は、図４（特許文献１）に示すように、主軸（回転軸）がアンギュラ玉軸受１００を介して主軸ヘッドに回転可能に軸承されている。間座１１０にノズル１２０が設けられ、ノズル１２０から内輪側軌道面１０１ａにエアオイルを噴き付けていた。このエアオイルは、アンギュラ玉軸受１００内を軸方向に通過し、ノズル１２０と反対側へ抜けていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−７５８８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
アンギュラ玉軸受１００の内輪１０１は前記主軸とともに回転し、玉１０２は外輪側軌道面１０３ａと内輪側軌道面１０１ａ上を転動しながら、内輪１０１と同方向に移動する。前記エアオイルの流れが、移動する前記玉１０２によって遮られるため、風切り音が発生する問題があった。アンギュラ玉軸受１００の回転抵抗を減らすために、オイルを微量にする必要があり、微量のオイルを高速回転する内輪側軌道面１０１ａへ確実に供給するためにエアを使用したがために、前記風切り音が発生した。この風切り音は、主軸の回転数が上がるにつれて大きくなる傾向にあった。本発明は、上述した問題点を解決するためになされたもので、エアを使用しなくても転がり軸受へ潤滑油を供給でき、エア供給による風切り音を無くした回転軸装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、回転軸ハウジングに転がり軸受を介して回転軸を回転可能に軸承し、前記転がり軸受へ潤滑油を供給する潤滑油供給装置を備えた回転軸装置において、前記転がり軸受は、前記回転軸ハウジングに取付けられる外輪と、該外輪の内周側に配置され、前記回転軸に取付けられる内輪と、前記外輪と前記内輪間に配置された転動体とからなり、前記潤滑油供給装置は、前記外輪と前記内輪間に挿入されたブラシと、該ブラシに潤滑油を供給する供給通路と、前記ブラシを振動させる振動装置とからなるものである。
【０００６】
この構成によれば、振動装置でブラシを振動させると、潤滑油供給装置から供給されブラシに付着した潤滑油が飛散し、内輪、外輪、転動体に潤滑油が供給される。このときに、エアを使用しないので、転動体によってエアの流れを遮ることによる風切り音が発生しない。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、前記ブラシは、前記振動装置に取付けられた竿と、該竿の先端に取付けられた多数の毛とからなり、前記竿内部に前記供給通路に連絡する連絡通路を形成し、前記竿の先端に前記連絡通路から毛に開口する開口穴を多数形成したものである。
【０００８】
この構成によれば、竿内部の連絡通路、竿先端の開口穴を通って毛に潤滑油が付着し、振動装置で竿ごと毛を振動させることによって、毛に付いた潤滑油は飛散し、内輪、外輪、転動体に潤滑油が供給される。このときに、エアを使用しないので、転動体によってエアの流れを遮ることによる風切り音が発生しない。また、竿に連絡通路と開口穴が形成されているので、毛に潤滑油を確実に供給できる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、前記振動装置としてピエゾアクチュエータを用いたものである。
【００１０】
この構成によれば、ピエゾアクチュエータは、小さな振幅で振動数を多く取れる。この結果、潤滑油の飛散滴を細かく、多くできる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、前記振動装置として振動モータを用いたものである。
【００１２】
この構成によれば、振動モータは、安価であり、振幅を大きく取れる。この結果、潤滑油の飛散滴を大きくできる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、エアを使用しなくても転がり軸受へ潤滑油を供給でき、エア供給による風切り音を無くした回転軸装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態における主軸装置（回転軸装置）の縦断面図
【図２】本発明の実施形態における図１の要部拡大断面図
【図３】本発明の実施形態における図２の要部拡大断面図
【図４】従来の回転軸装置の縦断面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の回転軸装置を工作機械のマシニングセンタの主軸装置に用いた実施形態を、図１乃至図３にもとづいて説明する。図１は、主軸装置の縦断面図、図２は、図１の要部拡大断面図、図３は、図２の要部拡大断面図である。
【００１６】
マシニングセンタは、図略のワークに対して主軸装置１０を互いに直交する３方向に相対移動させる機能を有する。
【００１７】
図１に示すように、前記主軸装置１０は、主軸ハウジング１１、主軸ハウジング１１内に設けられたアンギュラ玉軸受２０、３０および円筒コロ軸受３８、アンギュラ玉軸受２０、３０および円筒コロ軸受３８を介して主軸ハウジング１１に水平軸線回りに回転可能に支持される主軸４０、主軸ハウジング１１内に設けられ主軸４０を回転駆動するビルトインモータ５０、工具９０のプルスタッド９１を把持するコレットチャック５８を主に備えている。主軸装置１０は、工具９０を着脱可能に把持し、この工具９０を回転させる機能を有する。マシニングセンタは、工具９０を回転させながら、互いに直交する３方向に工具９０をワークに対して相対移動させることにより、ワークを加工する機能を有する。
【００１８】
前記アンギュラ玉軸受２０、３０は、ビルトインモータ５０に対し工具９０側で主軸ハウジング１１内に設けられ、アンギュラ玉軸受２０の外輪２１とアンギュラ玉軸受３０の外輪３１間に外輪側間座１２が介挿され、アンギュラ玉軸受２０の内輪２２とアンギュラ玉軸受３０の内輪３２間に内輪側間座１３が介挿されている。アンギュラ玉軸受２０、３０の外輪２１、３１は、主軸ハウジング１１に形成された外輪側段部１１ａと主軸ハウジング１１に固定された外輪側抑え１４とで挟み込まれている。アンギュラ玉軸受２０、３０の内輪２２、３２は、主軸４０に形成された内輪側段部４０ａと主軸４０に固定された内輪側抑え４１とで挟み込まれている。
【００１９】
前記円筒コロ軸受３８は、ビルトインモータ５０に対し工具９０と反対側で主軸ハウジング１１内に設けられている。
【００２０】
前記ビルトインモータ５０は、主軸ハウジング１１内に固定されたステータ５１と、主軸４０に固定されたロータ５２とからなっている。
【００２１】
前記主軸４０は、一端内周に工具９０が装着されるテーパ状の工具装着面４１を有する。また主軸４０は、一端面に工具９０に円周方向に係合するキー４２が取付けられ、このキー４２を介して主軸４０の回転が工具９０に伝えられるようになっている。
【００２２】
前記コレットチャック５８は、主軸４０内に設けられ、これを主軸４０の軸線方向に進退させると、主軸４０内に設けられた図略のカムによってコレットチャック５８が半径方向に開閉するようになっている。工具９０を主軸４０に把持させる場合は、コレットチャック５８をビルトインモータ５０側へ後退させ、コレットチャック５８が閉じて工具９０のプルスタッド９１を把持し、工具９０を主軸４０の工具装着面４１に押付ける。
【００２３】
前記マシニングセンタは、主軸装置１０のアンギュラ玉軸受２０、３０に潤滑油を供給する潤滑油供給装置６０、潤滑油供給装置６０の後述する第１のピエゾアクチュエータ６１および第２のピエゾアクチュエータ６２に駆動電圧を供給するピエゾアクチュエータ第１駆動回路７０およびピエゾアクチュエータ第２駆動回路７１、ビルトインモータ５０に駆動電圧を供給する主軸モータ駆動回路７２、ピエゾアクチュエータ第１駆動回路７０およびピエゾアクチュエータ第２駆動回路７１および主軸モータ駆動回路７２を制御する制御装置７３を有する。
【００２４】
前記潤滑油供給装置６０は、主軸装置１０外に設置されたタンク６３、タンク６３の潤滑油を汲み上げて圧送するポンプ６４、ポンプ６４と主軸装置１０を繋ぐ圧送配管６５、主軸ハウジング１１に形成された供給通路１１ｂ、外輪側間座１２に設けられた第１のピエゾアクチュエータ６１および第２のピエゾアクチュエータ６２、第１のピエゾアクチュエータ６１および第２のピエゾアクチュエータ６２の一端に固定された第１のブラシ６６および第２のブラシ６７、主軸ハウジング１１に形成された排出通路１１ｃ、主軸装置１０とタンクを繋ぐドレン配管６８、ポンプ６４から供給される潤滑油の圧力を制御するリリーフ弁６９を有する。
【００２５】
前記供給通路１１ｂの一端は圧送配管６５に接続され、供給通路１１ｂの他端は主軸４０の軸線方向の２箇所で外輪側間座１２の外周に開口している。外輪側間座１２に供給通路１１ｂに連通する第１の連絡通路１２ａと第２の連絡通路１２ｂが形成され、第１の連絡通路１２ａと第２の連絡通路１２ｂに第１のチューブ８１と第２のチューブ８２の一端が嵌め込まれている。第１のチューブ８１と第２のチューブ８２は、屈曲可能な軟質プラスチックか合成ゴムが使用される。
【００２６】
図２に示すように、前記第１のピエゾアクチュエータ６１は、多数の圧電素子を積層し互いに接合したもので、積層した圧電素子の一端に取付けフランジ６１ａが取付けられている。積層した圧電素子の他端に第１のブラシ６６が取付けられている。外輪側間座１２には、積層した圧電素子を挿通する第１の挿通穴１２ｃが形成され、また外輪側間座１２には、取付けフランジ６１ａを収容する第１の収容穴１２ｅが形成されている。取付けフランジ６１ａが第１の収容穴１２ｅに収容された状態で半径方向に外輪側間座１２と主軸ハウジング１１とで挟み込まれることによって、第１のピエゾアクチュエータ６１が外輪側間座１２に固定される。第２のピエゾアクチュエータ６２も第１のピエゾアクチュエータ６１と同様に外輪側間座１２に固定される。
【００２７】
図３に示すように、前記第１のブラシ６６は、竿６６ｂ、多数の毛６６ｃ、フェルト６６ｄを有する。図２に示すように、竿６６ｂの長手方向の中間に接続口６６ｅが形成され、この接続口６６ｅに前記第１のチューブ８１の他端が嵌め込まれている。竿６６ｂの一端は、積層した圧電素子の他端にネジ等の連結手段を用いて固定されている。図３に示すように、竿６６ｂの他端には開口穴６６ｆが半径方向に形成され、開口穴６６ｆは竿６６ｂの軸方向および円周方向に多数形成されている。また、竿６６ｂには一端が開口穴６６ｆに開口し、他端が接続口６６ｅに開口する連絡通路６６ｇが形成され、この連絡通路６６ｇにフェルト（不織布）６６ｄが充填されている。
【００２８】
前記毛６６ｃは開口穴６６ｆ、フェルト６６ｄ、開口穴６６ｆの順に挿通され、毛６６ｃはフェルト６６ｄの絡み合った繊維で固定される。各開口穴６６ｆに数本の毛６６ｃが挿通される。毛６６ｃは、ナイロン等の硬質プラスチックが用いられ、毛６６ｃは潤滑油が付着しても大きく撓らない程度の太さを持つものが使用される。フェルト６６ｄは、毛６６ｃを挿通できる程度に繊維を押し固めたものが使用される。詳細に説明すると、フェルト６６ｄの繊維の密度が低いと、毛６６ｃを挿通しやすい分だけ毛６６ｃが抜けやすい。逆にフェルト６６ｄの繊維の密度が高いと、毛６６ｃを挿通しにくい分だけ毛が抜けにくい傾向があり、毛６６ｃを挿通でき、毛６６ｃが抜けにくい程度の繊維密度を有するフェルト６６ｄが使用される。
【００２９】
竿６６ｂは、熱可塑性の硬質プラスチック材料を使用して射出成形等によって製作される。連絡通路６６ｇの開口穴６６ｆ側の一端は、竿６６ｂの長手方向に開口し、この開口した連絡通路６６ｇの一端からフェルト６６ｄが挿入される。挿入後、連絡通路６６ｇの一端を塞ぐような形で蓋６６ｈが接着剤等で固定される。
【００３０】
第２のブラシ６７は、第１のブラシ６６と同様な構造を有する。第２のブラシ６７は、第１のブラシ６６とは逆向きに第２のピエゾアクチュエータ６２を介して外輪側間座１２に取付けられている。
【００３１】
図２に示すように、前記アンギュラ玉軸受２０は、外輪２１、内輪２２、玉２３、保持器２４を有する。外輪２１には外輪側軌道面２１ａが形成され、内輪２２には内輪側軌道面２２ａが形成されている。外輪側軌道面２１ａと内輪側軌道面２２ａ上を玉２３が転動するようになっている。保持器２４には円周方向に複数のポケット２４ａが設けられ、各ポケット２４ａに玉２３が回転可能に保持されている。
【００３２】
前記アンギュラ玉軸受３０は、アンギュラ玉軸受２０と同様な構造を有する。アンギュラ玉軸受３０は、アンギュラ玉軸受２０とは逆向きに主軸ハウジング１１に組み付けられている。
【００３３】
前記第１のブラシ６６の一端は、アンギュラ玉軸受２０の円周方向において上部に設けられ、半径方向において保持器２４と内輪２２間に介挿されている。第１のピエゾアクチュエータ６１で第１のブラシ６６を振動させても、毛６６ｃの先端が保持器２４と内輪２２に接触しないように毛６６ｃの長さが調整されている。
【００３４】
次に上述した構成にもとづいて、動作を説明する。
【００３５】
工具９０がコレットチャック５８によって把持され、主軸３０がビルトインモータ５０によって回転駆動される。主軸４０は、アンギュラ玉軸受２０、３０および円筒コロ軸受３８を介して主軸ハウジング１１に回転可能に支持される。ポンプ６４は、タンク６３の潤滑油を汲み上げ、圧送配管６５、供給通路１１ｂ、第１の連絡通路１２ａ、第１のチューブ８１の順に連絡通路６６ｇへ潤滑油を送給する。潤滑油の圧力と毛細管現象によってフェルト６６ｄの隅々まで潤滑油が行き渡る。毛細管現象によってフェルト６６ｄから毛６６ｃに潤滑油が伝わり、第１のブラシ６６を第１のピエゾアクチュエータ６１で振動させると、潤滑油は飛散滴Ａで示すように毛６６ｃの周囲へ飛散する。
【００３６】
飛散した潤滑油は、外輪側軌道面２１ａ、内輪側軌道面２２ａ、玉２３、ポケット２４ａに供給され、これらの部分での焼き付きが無くなる。これらの部分への潤滑油の供給に際して、エアを使用しないので、玉２３が回転しながら内輪２２と同方向へ移動しても、エアによる風切り音が発生しない。
【００３７】
外輪側軌道面２１ａ、内輪側軌道面２２ａ、玉２３、ポケット２４ａに供給された潤滑油は、主軸ハウジング１１内へ流れ落ち、排出通路１１ｃ、ドレン配管６８を介してタンク６３へ回収される。
【００３８】
第１のピエゾアクチュエータ６１によって、第１のブラシ６６は数十ミクロン程度の振幅で半径方向に振動する。また、第１のピエゾアクチュエータ６１によって、第１のブラシ６６は１秒当り数万回振動する。これによって、潤滑油の飛散滴Ａは、細かく、多数となる。連絡通路６６ｇにフェルト６６ｄが挿入されているため、前記振動による泡の発生が抑えられる。またフェルト６６ｄ自体が絞りの役目を持ち、大量の潤滑油が開口穴６６ｆから流出するのを防止する。
【００３９】
第２のブラシ６７からも第１のブラシ６６と同様に潤滑油が飛散し、アンギュラ玉軸受３０の各部へ潤滑油が供給される。
【００４０】
本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【００４１】
上述した実施形態は、振動装置としてピエゾアクチュエータを適用した。他の実施形態は、振動装置として振動モータを適用しても良い。振動モータは偏心振り子を回転させることにより振動を発生させるもので、数百ミクロン程度の振幅で持って、１分当り数千回振動する。この場合、ピエゾアクチュエータに比べて振幅が大きく、潤滑油の飛散滴が大きくなる。
【００４２】
さらに上述した実施形態は、竿６６ｂとして熱可塑性の硬質プラスチック材料を使用して射出成形等によって製作される例について述べた。他の実施形態は、金属板を円筒状に折り曲げ成形し、円筒状の成形品に蓋６６ｈと接続口６６ｅを溶接で接続して竿を製作しても良い。
【００４３】
またさらに上述した実施形態は、フェルト６６ｄの繊維に毛６６ｃを絡めることによりフェルト６６ｄに毛６６ｃを固定した。他の実施形態は、毛６６ｃを開口穴６６ｆの周囲で竿６６ｂに溶着しても良い。
【００４４】
さらに上述した実施形態は、フェルト６６ｄ全体を竿６６ｂに挿入した。他の実施形態は、フェルト６６ｄの毛６６ｃのある先端部分だけ竿６６ｂから露出させる。この場合、開口穴６６ｆが無くなるが、フェルト６６ｄの一部を竿６６ｂの連絡通路６６ｇの圧入固定する必要がある。フェルト６６ｄに毛６６ｃを固定してからフェルト６６ｄを竿６６ｂに圧入固定する工程となるため、フェルト６６ｄに毛６６ｃを挿入しやすくなるメリットがある。
【００４５】
またさらに上述した実施形態は、転がり軸受としてアンギュラ玉軸受を適用した。他の実施形態は、転がり軸受として円筒コロ軸受あるいは円すいコロ軸受を適用しても良い。
【符号の説明】
【００４６】
１１：主軸ハウジング（回転軸ハウジング）、１１ｂ：供給通路、２０：アンギュラ玉軸受（転がり軸受）、２１：外輪、２２：内輪、２３：玉（転動体）、３０：アンギュラ玉軸受（転がり軸受）、３１：外輪、３２：内輪、４０：主軸（回転軸）、６０：潤滑油供給装置、６１：第１のピエゾアクチュエータ（振動装置）、６２：第２のピエゾアクチュエータ（振動装置）、６６：第１のブラシ（ブラシ）、６６ｂ：竿、６６ｃ：毛、６６ｄ：フェルト、６６ｆ：開口穴、６６ｇ：連絡通路、６７：第２のブラシ（ブラシ）
【図１】
2012149740.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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