CN105195763A - 主轴装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有良好的防水功能的主轴装置。该主轴装置的旋转部件(40)的至少一部分由碳纤维复合材料形成，固定于主轴装置(10)的旋转轴(11)且能够与该旋转轴(11)一体旋转，并且构成抑制液体渗入前侧轴承(50、50)的防水构造的一部分。

Description

主轴装置

技术领域

本发明涉及一种主轴装置，更详细地说是涉及一种具有防水功能、适用于机床的主轴装置。

背景技术

应用于机床等的主轴装置的旋转轴，通过高速旋转来进行对工件的切削加工或磨削加工。在进行加工时，一般而言，以对刀具和加工部位的润滑或冷却为目的，向加工部位供给大量的加工液。即，通过润滑，实现切削性能的提高、对加工刀头磨损的抑制、和工具寿命的延长等。此外，通过冷却来抑制刀具和工件的热膨胀，从而实现加工精度的提高；防止加工部位的热熔敷，从而实现加工效率的提高；和被加工面的表面性能的提高。并且由于主轴装置与加工部位的距离较近的缘故，主轴装置的前面也会被溅上大量的加工液。一旦加工液渗入轴承内部，则成为轴承润滑不良或烧伤等的原因，因此轴承的防水性能变得很重要。特别是在封入润滑脂(grease)润滑或补充润滑脂来进行润滑的轴承中，与将润滑油和空气一起供给的油气润滑、油雾润滑的轴承相比，轴承内部为低压，因此加工液容易渗入轴承内部，需要更高的防水性能。

作为普通防水构造，已知有油封或V环等接触式密封。然而，在将该接触式密封应用于配置于主轴上的轴承的dmn值为100万以上(更优选150万以上)的高速旋转中使用的主轴装置的情况下，存在接触式密封的接触部上产生的热量较多、密封部件磨损而难以在长期间内维持防水性能的问题。因此，在机床中，采用在主轴装置的前端部(工具侧)固定能够与旋转轴一体旋转的抛油环，并使该抛油环与壳体之间的间隙很小的非接触密封，即所谓的迷宫式密封来实现防水。高速旋转的抛油环与迷宫效应一起，在离心力的作用下使洒落在抛油环上的加工液抛甩向径向外侧，防止加工液渗入轴承内部。

利用了抛油环的离心力和迷宫效应的防水效果，在通过旋转高速化或采用大直径的抛油环来增大离心力，并且将抛油环与壳体之间的间隙设置得尽可能地小且长的情况下很有效。然而，如果高速旋转或者增大抛油环的直径，则作用于抛油环的离心力和周向应力也与之成正比地增加。

作为抑制离心力的影响的现有技术，公开有如下方案(例如参照专利文献1)：在将安装于工具的夹头插入到工具保持部的锥孔中，拧紧螺合在工具保持部的螺母来将刀具固定于工具保持部的工具支架中，在螺母的外周面卷绕碳纤维层，通过离心力实现抑制螺母的膨胀。

另外，在专利文献2中记载的旋转机的轴封装置，从旋转机的端盖突出的抛油环的前端部具有大直径锥面，随着抛油环的旋转，在锥面的作用下，而进行抛甩(脱离)作用，防止雨水或油从外部渗入。

另外，在专利文献3中记载的机床用主轴装置中的密封装置，将与主轴的前端部一体旋转的遮蔽板以隔开间隙地与壳体的前端面对向的方式配置，在遮蔽板与壳体的前端面之间设置有迷宫部。通过上述结构，防止与工件等碰撞而弹回的冷却介质渗入壳体的内部。

另外，在专利文献4中记载的机床用主轴装置，具备由主轴帽(spindlecap)和端面罩形成的迷宫式密封，该迷宫式密封以具备迷宫腔室的方式构成，通过将迷宫腔室的容积设定得较大，在冷却液从主轴帽与端面罩的间隙渗入迷宫腔室的情况下，从而实现迷宫腔室内的冷却液的压力降低，使冷却液的流动衰减。而且，无需从主轴与主轴箱的主轴壳体之间的间隙向主轴的前端侧供给大量的压缩空气，即可防止冷却液渗入主轴的轴承部。

另外，如图28所示，现有的主轴装置110是机床用的电动机内置式主轴装置，由两列前侧轴承150、150和两列后侧轴承160、160将旋转轴111以使其能够自由旋转的方式支撑在壳体100H中，其中，两列前侧轴承150、150支承旋转轴111的工具侧(前侧、轴向前方)，两列后侧轴承160、160支承旋转轴111的工具侧的相反侧(后侧、轴向后方)。壳体100H从工具侧起依次设有罩101、前盖103、外筒113、后侧壳体114、后盖105。通过将螺栓穿设在设置于外筒113的轴向前方的凸缘部113a的螺栓孔113b中，将外筒113固定于主轴箱的托架(均未图示)。

在旋转轴111的工具侧，设置有通过轴中心并沿轴向形成的工具安装孔124和内螺纹125。工具安装孔124和内螺纹125用于将刀具等未图示的工具安装于旋转轴111。此外，也可以将现有公知的牵引杆(未图示)以能够自由滑动的方式嵌插在旋转轴111的轴芯中，来取代工具安装孔124和内螺纹125。牵引杆具备均未图示的固定工具支架的夹头部，通过碟形弹簧的力，向与工具侧相反的方向施力。

在旋转轴111的前侧轴承150、150与后侧轴承160、160之间的大致轴向中央，设置有：能够与旋转轴111一体旋转地配置的转子126和配置于转子126的周围的定子127。通过将热压配合于定子127的冷却套128内嵌在构成壳体100H的外筒113中，将定子127固定于外筒113。转子126和定子127构成电动机100M，通过对定子127供给电力，使转子126产生旋转力，使旋转轴111旋转。

各前侧轴承150是角接触球轴承，该角接触球轴承分别包括外圈151、内圈152、具有接触角地配置的作为滚动体的滚珠153和未图示的保持架，各后侧轴承160是角接触球轴承，该角接触球轴承包括外圈161、内圈162、作为滚动体的滚珠163和未图示的保持架。前侧轴承150、150(面对背组合)和后侧轴承160、160(面对背组合)，配置成相互协动的背对背组合。

后侧轴承160、160的外圈161、161内嵌于套筒118，其中，套筒118内嵌于后侧壳体114，能够沿后侧壳体的轴向自由滑动，并且利用以未图示的螺栓一体固定于该套筒118的后侧轴承外圈紧固部119，隔着外圈隔圈164在轴向上定位并固定于套筒118。

后侧轴承160、160的内圈162、162外嵌于旋转轴111，通过紧固于旋转轴111的另一螺栓121，隔着内圈隔圈165在轴向上定位并固定于旋转轴111。在后侧壳体114与后侧轴承外圈紧固部119之间配置有螺旋弹簧123，该螺旋弹簧123的弹力将后侧轴承外圈紧固部119与套筒118一起向后方按压。由此，对后侧轴承160、160施加预压。

前侧轴承150、150的外圈151、151内嵌于外筒113，并利用以螺栓紧固于外筒113的前盖103，隔着外圈隔圈154在轴向上定位并固定于外筒113。

前侧轴承150、150的内圈152、152外嵌于旋转轴111，并通过紧固于旋转轴111的螺母107，在轴向上定位并固定于旋转轴111。

另外，在前盖103的径向内侧部与螺母107的径向外侧部之间形成有迷宫间隙，而且以覆盖上述前盖103和螺母107的轴向前方的方式，用螺栓109将罩101固定于前盖103，由此，即使在加工液施加于主轴装置110的前表面的情况下，也能够防止该加工液渗入支撑旋转轴111的前侧轴承150内部。

另外，作为机床的主轴装置，还公开了在工具安装侧端部的外周面形成的槽内，设置有以比重较小且纵弹性模量较大的纤维卷绕而成的纤维层，抑制主轴膨胀的主轴装置(例如参照专利文献5)。

现有技术文献

专利文献1：日本特开平6-226516号公报

专利文献2：日本实开平2-5655号公报

专利文献3：日本特开2002-263982号公报

专利文献4：日本特开2010-76045号公报

专利文献5：日本专利第3262395号公报

发明内容

发明要解决的课题

一般而言，抛油环由SC材料、SCM材料、SUS材料、AL材料、CU材料等比重较大的金属材料制作。因此，如果为了使较大的离心力作用于洒落在抛油环上的加工液而增大抛油环的直径，则较大的离心力也将作用于抛油环自身特别是其外径侧。在如机床的旋转轴那样的轴承的dmn值为100万以上的高速旋转中，抛油环有可能在离心力的作用下发生变形，在极端的情况下，还存在离心力超过抛油环的抗拉强度以致损坏的情形。因此，需要限制抛油环的直径和旋转轴的旋转速度，使得离心力的影响在许用程度内。

在现有的轴承的dmn值为100万以上的环境下使用的主轴装置中，因为考虑到离心力的大小而限制了抛油环的径向尺寸，所以在防水性能方面具有改善的余地。

另外，在如上所述的高速旋转条件下，一般而言，就外嵌抛油环的旋转轴与抛油环的嵌合部分的离心力膨胀量而言，抛油环一方的离心力膨胀量较大。在轴承的dmn值为100万以上的高速旋转的情况下，为了抑制由于旋转轴与抛油环的中心错位所导致的不平衡，通常旋转轴与抛油环之间的配合是在两者间设置仅有0～数十μm左右的径向间隙。然而，如果抛油环的强度设计不恰当，则该径向间隙就会因离心力膨胀差而增大，在高速旋转条件下将出现由于抛油环的振摆旋转而产生不平衡，进而导致异常振动，或者出现抛油环与壳体在迷宫处发生接触等不良问题。另外，还会产生嵌合部的微振磨损以及旋转轴与抛油环的蠕变现象。一旦在抛油环与旋转轴之间产生这样的不良情况，就会出现需要以高昂花费进行高精度的旋转轴修整，最坏情况下甚至无法再使用的问题。

此外，这样的不良情况不限于旋转轴与抛油环，在抛油环是由两个部件构成等情况下，也会发生于两个部件之间。

另外，在图28所示的现有的主轴装置110中，在大量的液体被喷溅到主轴装置110的前表面的情况下，液体有可能穿过前盖103与螺母107之间的迷宫间隙渗入到前侧轴承150，使前侧轴承150损伤。

本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供具有良好的防水功能的主轴装置。

解决课题的手段

本发明的目的通过下述结构实现。

(1)一种主轴装置，其特征在于，包括：旋转轴；轴承，上述轴承将上述旋转轴旋转自如地支承于壳体；和旋转部件，上述旋转部件构成抑制液体渗入上述轴承的防水构造的至少一部分，且能够与上述旋转轴一体旋转地固定于上述旋转轴，

上述旋转部件的至少一部分由碳纤维复合材料制成。

(2)根据(1)中记载的主轴装置，其特征在于：上述旋转部件是隔着微小的间隙与上述壳体对向配置的抛油环。

(3)根据(2)中记载的主轴装置，其特征在于：上述抛油环在径向上至少包括两个部件，在外径侧配置有由碳纤维复合材料制成的部件。

(4)根据(3)中记载的主轴装置，其特征在于：上述抛油环在轴向上，在与上述壳体对向的面上，具有向上述壳体侧突出的凸部，

上述壳体在与上述抛油环对向的面上，具有隔着微小间隙容纳上述凸部的凹部，

在上述抛油环的凸部至少存在有上述两个部件的边界面。

(5)一种主轴装置，其特征在于，包括：旋转轴；轴承，上述轴承将上述旋转轴旋转自如地支承于壳体；和旋转部件，上述旋转部件构成抑制液体渗入上述轴承的防水构造的至少一部分，且能够与上述旋转轴一体旋转地固定于上述旋转轴，

上述旋转部件的至少一部分的比模量大于上述旋转轴的比模量。

(6)根据(5)中记载的主轴装置，其特征在于：上述旋转部件的线膨胀系数小于上述旋转轴的线膨胀系数。

(7)根据(5)或(6)中记载的主轴装置，其特征在于：上述旋转部件是隔着微小的间隙与上述壳体对向配置的抛油环。

(8)根据(5)～(7)中任一项记载的主轴装置，其特征在于：上述旋转部件由碳纤维复合材料制成。

(9)一种主轴装置，其特征在于，包括：旋转轴；轴承，上述轴承将上述旋转轴旋转自如地支承于壳体；和旋转部件，上述旋转部件构成抑制液体渗入上述轴承的防水构造的至少一部分，且能够与上述旋转轴一体旋转地固定于上述旋转轴，

上述旋转部件至少包括在径向上被分割而成的外径侧部件和内径侧部件在内的两个部件，

上述外径侧部件外嵌于上述内径侧部件，

上述外径侧部件的比模量大于上述内径侧部件的比模量。

(10)根据(9)中记载的主轴装置，其特征在于：上述外径侧部件的线膨胀系数小于上述内径侧部件的线膨胀系数。

(11)根据(9)或(10)中记载的主轴装置，其特征在于：上述旋转部件是隔着微小的间隙与上述壳体对向配置的抛油环。

(12)根据(9)～(11)中任一项记载的主轴装置，其特征在于：上述外径侧部件由碳纤维复合材料制成。

(13)一种主轴装置，其特征在于，包括：旋转轴；轴承，上述轴承将上述旋转轴旋转自如地支承于壳体；和抛油环，上述抛油环构成抑制液体渗入上述轴承的防水构造的至少一部分，且能够与上述旋转轴一体旋转地固定于上述旋转轴，

上述抛油环包括：

基底部，上述基底部固定于上述旋转轴；

圆盘部，上述圆盘部从上述基底部向径向外侧延伸，且隔着微小的间隙在轴向与上述壳体的轴向端面对向配置；和

圆环部，上述圆环部从上述圆盘部沿轴向延伸，且隔着微小的间隙在径向与上述壳体的外周面对向配置，

上述圆环部呈壁厚随着沿轴向远离上述圆盘部而变薄的锥形。

(14)根据(13)中记载的主轴装置，其特征在于：上述圆环部的内周面是径向长度随着沿轴向远离上述圆盘部而变大的锥面。

(15)根据(13)或(14)中记载的主轴装置，其特征在于：上述圆环部的外周面是径向长度随着沿轴向远离上述圆盘部而变小的锥面。

(16)根据(13)～(15)中任一项记载的主轴装置，其特征在于：在沿径向与上述圆环部对置的上述壳体的外周面上，至少设有一个凹进的圆周槽，

上述圆周槽的上述圆盘部侧的端部在轴向上被上述圆环部遮盖。

(17)根据(13)～(16)中任一项记载的主轴装置，其特征在于：上述基底部隔着微小的间隙在径向与上述壳体的内周面对向配置，

上述壳体具有：设于上述内周面的凹进的环状槽；和将上述环状槽与上述外周面连通的连通孔。

(18)根据(13)～(17)中任一项记载的主轴装置，其特征在于：上述抛油环的至少一部分由碳纤维复合材料制成。

(19)一种主轴装置，其特征在于，包括：旋转轴；壳体，上述壳体通过轴承将上述旋转轴旋转自如地支承；和抛油环，上述抛油环构成抑制液体渗入上述轴承的防水构造的至少一部分且能够与上述旋转轴一体旋转地固定于上述旋转轴，

上述抛油环包括：

基底部，上述基底部固定于上述旋转轴；

圆盘部，上述圆盘部从上述基底部向径向外侧延伸，且隔着微小的间隙在轴向与上述壳体的轴向端面对向配置；和

圆环部，上述圆环部从上述圆盘部沿轴向延伸，且隔着微小的间隙在径向与上述壳体的外周面对向配置，

在上述壳体的外周面中的在径向与上述圆环部对置的对置面，至少设有一个凹进的圆周槽。

(20)根据(19)中记载的主轴装置，其特征在于：在上述对置面上，设有沿轴向相互分离的多个凹进的上述圆周槽。

(21)根据(20)中记载的主轴装置，其特征在于：上述多个圆周槽至上述旋转轴的径向距离随着沿轴向远离上述抛油环的圆盘部而变大。

(22)根据(20)中记载的主轴装置，其特征在于：上述多个圆周槽至上述旋转轴的径向距离随着沿轴向远离上述抛油环的圆盘部而变小。

(23)根据(19)～(22)中任一项记载的主轴装置，其特征在于：上述抛油环的圆环部的内周面，形成为锥形或大致台阶状，上述圆环部的内周面至上述旋转轴的径向距离随着沿轴向远离上述抛油环的圆盘部而变大。

(24)根据(19)～(23)中任一项记载的主轴装置，其特征在于：上述抛油环的基底部隔着微小的间隙在径向与上述壳体的内周面对向配置，

上述壳体具有：设于上述内周面的凹进的环状槽；和将上述环状槽与上述外周面连通的连通孔。

(25)根据(19)～(24)中任一项记载的主轴装置，其特征在于：上述抛油环的至少一部分由碳纤维复合材料制成。

(26)一种主轴装置，其特征在于，包括：

壳体；

旋转轴，上述旋转轴借助轴承支承于上述壳体，并能够相对于上述壳体旋转；和

抛油环，上述抛油环能够与上述旋转轴一体旋转地固定于上述旋转轴的周围，且与上述壳体之间构成迷宫式密封，

上述抛油环包括：

基底部，上述基底部固定于上述旋转轴；和圆盘部，上述圆盘部从上述基底部向径向外侧延伸，上述圆盘部的外周部构成上述抛油环的前端部，

上述圆盘部的外周部与上述壳体的轴向端面隔着微小的间隙在轴向对置，

上述抛油环的至少一部分由碳纤维复合材料制成。

(27)一种主轴装置，其特征在于，包括：

壳体；

旋转轴，上述旋转轴借助轴承支承于上述壳体，并能够相对于上述壳体旋转；和

抛油环，上述抛油环能够与上述旋转轴一体旋转地固定于上述旋转轴的周围，且与上述壳体之间构成迷宫式密封，

上述壳体包括：外嵌于上述轴承的外圈的外筒；和固定于上述外筒的轴向端面，并将上述外圈在轴向上定位的外圈紧固部，

上述外圈紧固部在轴向外端面与外周面之间具备台阶部，

上述抛油环包括：

基底部，上述基底部固定于上述旋转轴；

圆盘部，上述圆盘部从上述基底部向径向外侧延伸；和

圆环部，上述圆环部从上述圆盘部的外周部向上述外圈紧固部沿轴向延伸，

上述圆环部与上述台阶部的外周面隔着微小的间隙在径向对置，

上述抛油环的至少一部分由碳纤维复合材料制成。

(28)一种主轴装置，其特征在于，包括：

壳体；

旋转轴，上述旋转轴借助轴承支承于上述壳体，并能够相对于上述壳体旋转；和

抛油环，上述抛油环能够与上述旋转轴一体旋转地固定于上述旋转轴的周围，且与上述壳体之间构成迷宫式密封，

上述壳体包括：外嵌于上述轴承的外圈的外筒；和固定于上述外筒，且将上述外圈在轴向上定位的外圈紧固部，

上述抛油环隔着微小的间隙与上述外筒和上述外圈紧固部的结合面对置，

上述抛油环的至少一部分由碳纤维复合材料制成。

(29)根据(28)中记载的主轴装置，其特征在于：通过将上述外圈紧固部螺合在上述外筒的内周面，上述结合面形成为面向上述壳体的轴向端面，

上述抛油环隔着微小的间隙在轴向与上述外筒和上述外圈紧固部的结合面对置。

(30)根据(28)中记载的主轴装置，其特征在于：通过将上述外圈紧固部固定于上述外筒的轴向端面，上述结合面形成为面向上述壳体的外周面，

上述抛油环隔着微小的间隙在径向与上述外筒和上述外圈紧固部的结合面对置。

(31)一种主轴装置，其特征在于，包括：

壳体；

旋转轴，上述旋转轴借助轴承支承于上述壳体，并能够相对于上述壳体旋转；和

抛油环，上述抛油环能够与上述旋转轴一体旋转地固定于上述旋转轴的周围，且与上述壳体之间构成迷宫式密封，

上述抛油环包括：

基底部，上述基底部固定于上述旋转轴；

圆盘部，上述圆盘部从上述基底部向径向外侧延伸；和

圆环部，上述圆环部从上述圆盘部的外周部向上述壳体沿轴向延伸，

上述圆环部具有超过上述轴承的轴向内侧端面的长度，且与上述壳体的外周面隔着微小的间隙在径向对置，

上述抛油环的至少一部分由碳纤维复合材料制成。

(32)一种主轴装置，其特征在于，包括：

旋转轴；

壳体，上述壳体借助轴承旋转自如地支承上述旋转轴；和

抛油环，上述抛油环构成抑制液体渗入上述轴承的防水构造的至少一部分，且能够与上述旋转轴一体旋转地固定于上述旋转轴，

上述抛油环包括：

基底部，上述基底部固定于上述旋转轴；

圆盘部，上述圆盘部从上述基底部向径向外侧延伸，且隔着微小的间隙在轴向与上述壳体的轴向端面对向配置；和

圆环部，上述圆环部从上述圆盘部沿轴向延伸，且隔着微小的间隙在径向与上述壳体的外周面对向配置。

(33)一种主轴装置，其特征在于，包括：

壳体；

旋转轴，上述旋转轴借助轴承支承于上述壳体，并能够相对于上述壳体旋转；和

抛油环，上述抛油环能够与上述旋转轴一体旋转地固定于上述旋转轴的周围，且与上述壳体之间构成迷宫式密封，

上述壳体包括：外嵌于上述轴承的外圈的外筒；和固定于上述外筒的轴向端面，且将上述外圈在轴向上定位的外圈紧固部，

上述外圈紧固部在轴向外端面与外周面之间具有台阶部，

上述抛油环包括：

基底部，上述基底部固定于上述旋转轴；

圆盘部，上述圆盘部从上述基底部向径向外侧延伸；和

圆环部，上述圆环部从上述圆盘部的外周部向上述外圈紧固部沿轴向延伸，

上述圆环部与上述台阶部的外周面隔着微小的间隙在径向对置。

发明的效果

根据上述(1)记载的主轴装置，因为固定于旋转轴且能够与旋转轴一体旋转，并构成抑制液体渗入轴承的防水构造的至少一部分的旋转部件的至少一部分由碳纤维复合材料制成，所以，与金属相比质量变小而使得离心力变小，能够减少离心力对旋转部件的影响。另外，由于与金属相比抗拉强度较高，所以能够进一步抑制由离心力造成的变形。由此，旋转轴高速旋转化成为可能，并且能够大幅缓和对旋转部件的尺寸限制从而增大径向长度，因此，通过确保迷宫长度较长而得到良好的防水性能。

根据上述(2)记载的主轴装置，通过使作为防水构造的主要构成要素的抛油环的至少一部分为碳纤维复合材料，能够进一步提高防水性能。

根据上述(3)记载的主轴装置，通过在内径侧配置由金属材料形成的部件，能够进行高精度的加工。另外，通过将轴承固定用螺母插入的部分采用由金属材料形成的部件，与典型的由金属材料形成的旋转轴之间的线膨胀系数不同引起的与旋转轴之间的延展量之差变小，轴向固定力不易下降。

根据上述(4)记载的主轴装置，能够确保两个部件的接触面积较大。

根据上述(5)记载的主轴装置，由于构成抑制液体渗入轴承的防水构造的一部分且能够与旋转轴一体旋转地固定于旋转轴的旋转部件的至少一部分，其比模量大于旋转轴的比模量，所以与旋转轴相比旋转部件的离心力膨胀变小。因此，在高速旋转时，能够抑制由离心力造成的变形或损坏的产生，并且即使产生离心力膨胀，因为旋转轴的离心膨胀被旋转部件所抑制，所以能够抑制嵌合部的径向间隙相对于停机时反而增大等不良情况的发生。

根据上述(6)记载的主轴装置，因为旋转部件的线膨胀系数小于旋转轴的线膨胀系数，所以即使升温导致产生热膨胀，由于旋转轴的热膨胀被旋转部件所抑制，所以能够抑制嵌合部的径向间隙相对于停机时反而增大等不良情况的发生。

根据上述(7)记载的主轴装置，因为通过使作为防水构造的主要构成要素的抛油环的比模量大于旋转轴的比模量，使得离心力越大抛油环越牢固地嵌合于旋转轴，所以能够提高防水性能。

根据上述(8)记载的主轴装置，因为旋转部件由碳纤维复合材料制成，所以其与金属相比质量变小而使得离心力变小，能够减少离心力对旋转部件的影响。另外，由于与金属相比抗拉强度较高，所以能够进一步抑制由离心力造成的变形。由此，旋转轴高速旋转化成为可能，并且能够大幅缓和对旋转部件的尺寸限制从而增大径向长度，因此，通过确保迷宫长度较长而得到良好的防水性能。

根据上述(9)记载的主轴装置，因为外嵌于内径侧部件的外径侧部件的比模量大于内径侧部件的比模量，所以与内径侧部件相比外径侧部件的离心力膨胀变小。因此，在高速旋转时，能够抑制由离心力造成的变形或损坏的产生，并且即使产生离心力膨胀，因为内径侧部件的离心膨胀被外径侧部件所抑制，所以能够抑制嵌合部的径向间隙相对于停机时反而增大等不良情况的发生。

根据上述(10)记载的主轴装置，因为外径侧部件的线膨胀系数小于内径侧部件的线膨胀系数，所以即使升温导致产生热膨胀，由于内径侧部件的热膨胀被外径侧部件所抑制，所以能够抑制嵌合部的径向间隙相对于停机时反而增大等不良情况的发生。

根据上述(11)记载的主轴装置，通过使构成作为防水构造的主要构成要素的抛油环的外径侧部件的比模量大于内径侧部件的比模量，使得离心力越大外径侧部件越牢固地嵌合于内径侧部件，由此能够提高防水性能。

根据上述(12)记载的主轴装置，因为旋转部件的外径侧部件由碳纤维复合材料制成，所以与金属相比质量变小而使得离心力变小，能够减少离心力对旋转部件的影响。另外，由于与金属相比抗拉强度较高，所以能够进一步抑制由离心力造成的变形。由此，旋转轴高速旋转化成为可能，并且能够大幅缓和对旋转部件的尺寸限制从而增大径向长度，因此，通过确保迷宫长度较长而得到良好的防水性能。

根据上述(13)记载的主轴装置，与壳体的外周面对向配置的抛油环的圆环部是壁厚随着沿轴向远离圆盘部而变薄的锥形。因此，在圆环部的前端侧不易产生离心力变形，能够抑制迷宫入口处的间隙增加，能够发挥良好的防水功能。

根据上述(14)记载的主轴装置，即使在液体渗入到圆环部的内周面与壳体的外周面之间的迷宫间隙中的情况下，因为该液体所产生的离心力随着沿轴向远离圆盘部而变大，所以液体能够由圆环部的内周面引导，排出到迷宫的外部。

根据上述(15)记载的主轴装置，在圆环部的外周面附着有液体的情况下，该液体所产生的离心力随着沿轴向远离圆盘部而变小。因此，液体能够由圆环部的外周面引导，沿靠近圆盘部的方向，即与壳体分离的方向甩掉。

根据上述(16)记载的主轴装置，因为设于壳体的外周面的凹进的圆周槽的圆盘部侧的端部在轴向上与圆环部重叠，所以在主轴停止时，液体流入圆周槽，能够防止其渗入圆环部的内周面与壳体的外周面之间的迷宫间隙。特别是尽管在构成迷宫的壳体的外周面是锥形的情况下，当主轴停止时液体容易渗入迷宫，但是根据上述结构的主轴装置，能够防止液体渗入迷宫。

根据上述(17)记载的主轴装置，即使在液体渗入抛油环与壳体之间的迷宫的情况下，因为该液体积存在设于壳体的内周面的凹进的环状槽，通过连通孔排出到外部，所以能够进一步抑制液体渗入轴承。

根据上述(18)记载的主轴装置，因为抛油环的至少一部分由碳纤维复合材料形成，所以与金属相比质量变小而使得离心力变小，另外，由于与金属相比抗拉强度较高，所以能够进一步抑制由离心力造成的变形。因此，在dmn值(轴承)较高的情况下，该抛油环也能够使用，且因为能够增大径向长度和轴向长度，所以液体的抛甩也会更强劲，并且能够确保迷宫长度较长，能够得到良好的防水性能。

根据上述(19)记载的主轴装置，即使在液体已渗入壳体的外周面与抛油环的圆环部之间的迷宫间隙的情况下，因为该液体积存在设于壳体的外周面的圆周槽，所以能够抑制液体渗入轴承。

根据上述(20)记载的主轴装置，由于在壳体的外周面设置有多个圆周槽，所以能够进一步抑制液体渗入轴承。

根据上述(21)记载的主轴装置，因为多个圆周槽至旋转轴的径向距离形成为随着沿轴向远离抛油环的圆盘部而变大，所以，作用于积存在圆周槽的液体的离心力随着沿轴向远离抛油环的圆盘部而变大。因此，即使在液体渗入壳体的外周面与抛油环的圆环部之间的迷宫间隙的情况下，也能够提高将该液体排出到外部的效果。

根据上述(22)记载的主轴装置，因为多个圆周槽至旋转轴的径向距离形成为随着沿轴向远离抛油环的圆盘部而变小，所以，特别是在将主轴装置横向(轴向相对于重力方向垂直的状态)使用的情况下，液体受到重力的影响，容易积存于沿轴向远离圆盘部的一侧的圆周槽，不易渗入到壳体的外周面与抛油环的圆环部之间的迷宫间隙。

根据上述(23)记载的主轴装置，因为抛油环的圆环部的内周面，形成为锥形或大致台阶状，圆环部的内周面至旋转轴的径向距离随着沿轴向远离抛油环的圆盘部而变大，所以，作用于附着在抛油环的圆环部的内周面的液体上的离心力，随着沿轴向远离抛油环的圆盘部而变大。因此，即使在液体已渗入到壳体的外周面与抛油环的圆环部的内周面之间的迷宫间隙的情况下，也能够提高将该液体排出到外部的效果。

根据上述(24)记载的主轴装置，因为即使在液体已渗入到抛油环与壳体之间的迷宫的情况下，该液体积存在设于壳体的内周面的凹进的环状槽，并通过连通孔排出到外部，因此也能够进一步抑制液体渗入轴承。

根据上述(25)记载的主轴装置，因为抛油环的至少一部分由碳纤维复合材料制成，所以与金属相比质量变小而使得离心力变小，另外，因为与金属相比抗拉强度较高，所以能够进一步抑制由离心力造成的变形。因此，该抛油环在dmn值(轴承)较高的情况下也能够使用，因为能够增大径向长度和轴向长度，所以液体的抛甩也会更强劲，并且能够确保迷宫长度较长，能够得到良好的防水性能。

根据上述(26)记载的主轴装置，因为抛油环的至少一部分由碳纤维复合材料形成，所以与金属相比质量变小而使得离心力变小，并且能够减小离心力对抛油环的影响。另外，由于与金属相比抗拉强度较高，所以能够进一步抑制由离心力造成的变形。由此，能够使旋转轴高速旋转，并且能够大幅缓和对抛油环的尺寸限制从而增大径向长度，因此能够通过确保迷宫长度较长而得到良好的防水性能。另外，通过抛油环的轻量化，旋转方向的惯性变小，能够实现加减速时间的缩短，能够使循环时间缩短，能够期待生产效率的提高。进而，旋转轴的前端部的质量变小，能够提高旋转轴的特征值，能够更高速地旋转，另外，还能够减小高速旋转时的振动。

另外，抛油环包括：外嵌于旋转轴的轴套部和从该轴套部向径向外侧延伸的圆盘部，圆盘部的外周部构成抛油环的前端部，圆盘部的外周部与壳体的轴向端面隔着微小的间隙沿轴向相对。由此，即使加工液和/或粉尘渗入到迷宫部位，由于抛油环的离心力所产生的抛甩效应，也能够将加工液和粉尘从圆盘部的外周部排出到外部，能够防止加工液和粉尘渗入主轴内部。另外，例如通过作为使工具朝向下方进行加工的立式主轴装置使用，在停机时也能够将进入迷宫部位的加工液从圆盘部的外周部排出，能够防止加工液滞留于迷宫部位。

根据上述(27)记载的主轴装置，除了由于抛油环的至少一部分由碳纤维复合材料制成而产生的上述效果之外，通过使抛油环的圆环部与外圈紧固部的台阶部的外周面隔着微小的间隙沿径向相对，能够添加径向的迷宫部位，能够提高防水性能。

根据上述(28)记载的主轴装置，除了由于抛油环的至少一部分由碳纤维复合材料制成而产生的上述效果之外，通过使抛油环隔着微小的间隙与外筒和外圈紧固部的结合面相对，使该结合面位于迷宫的内侧，能够抑制来自结合面的加工液的渗入。

根据上述(31)记载的主轴装置，除了由于抛油环的至少一部分由碳纤维复合材料制成而产生的上述效果之外，通过使抛油环的圆环部具备超过轴承的轴向内侧端面的长度，与壳体的外周面隔着微小的间隙沿径向相对，能够抑制加工液落于壳体时壳体被过度冷却，能够减小轴承的内外圈的温度差，例如能够抑制被施加定位预压的轴承的预压增加。

根据上述(32)记载的主轴装置，由于抛油环与壳体隔着微小的轴向间隙和径向间隙相对配置，所以能够形成迷宫，能够提高防水性能。

根据上述(33)记载的主轴装置，通过使抛油环的圆环部与外圈紧固部的台阶部的外周面隔着微小的间隙沿径向相对，能够添加径向的迷宫部位，能够提高防水性能。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的主轴装置的剖视图。

图2是图1所示的主轴装置的主要部分放大图。

图3是本发明的第二实施方式的主轴装置的主要部分放大图。

图4是本发明的第三实施方式的主轴装置的主要部分放大图。

图5是本发明的第四实施方式的主轴装置的主要部分放大图。

图6(a)是将图5所示的主轴装置的图进一步放大来表示的图，图6(b)是变形例的主轴装置的放大图，图6(c)是其它变形例的主轴装置的放大图。

图7是本发明的第五实施方式的主轴装置的主要部分放大图。

图8是将图7所示的主轴装置的图进一步放大来表示的图。

图9是本发明的第六实施方式的主轴装置的主要部分放大图。

图10是将图9所示的主轴装置的图进一步放大来表示的图。

图11是本发明的第七实施方式的主轴装置的主要部分放大图。

图12是本发明的第四实施方式的变形例的主轴装置的剖视图。

图13是本发明的第五实施方式的变形例的主轴装置的剖视图。

图14是本发明的第六实施方式的变形例的主轴装置的剖视图。

图15是本发明的第七实施方式的变形例的主轴装置的剖视图。

图16是本发明的第八实施方式的主轴装置的剖视图。

图17是图16所示的主轴装置的主要部分放大图。

图18是本发明的第九实施方式的主轴装置的主要部分放大图。

图19是本发明的第十实施方式的主轴装置的主要部分放大图。

图20是本发明的第十一实施方式的主轴装置的主要部分放大图。

图21是本发明的第十二实施方式的主轴装置的主要部分放大图。

图22是本发明的第十三实施方式的主轴装置的剖视图。

图23(a)是第十三实施方式的变形例的主轴装置的部分剖视图，

图23(b)是第十三实施方式的另一变形例的主轴装置的部分剖视图。

图24是本发明的第十四实施方式的主轴装置的主要部分放大图。

图25是本发明的第十五实施方式的主轴装置的主要部分放大图。

图26是本发明的第十六实施方式的主轴装置的主要部分放大图。

图27是本发明的第十七实施方式的主轴装置的主要部分放大图。

图28是现有的主轴装置的剖视图。

符号说明

10主轴装置

11旋转轴

31凹部

40、40A、40B、40C、40D抛油环(旋转部件)

41轴套部(基底部)

42圆盘部

43a外径侧圆环部(外径侧部件)

43b内径侧圆环部(内径侧部件)

44凸部

45边界面

47a外径侧抛油环(外径侧部件)

47b内径侧抛油环(内径侧部件)

48内周面

49外周面

50前侧轴承(轴承)

60后侧轴承

71轴向前端面(轴向端面)

75外周面

77锥部

79圆周槽

80轴向前侧端部(端部)

81大直径圆筒面

82小直径圆筒面

83内周面

85环状槽

87、88排水孔(连通孔)

110A主轴装置

111旋转轴

112前侧轴承外圈紧固部

113外筒

140抛油环

141轴套部(基底部)

142圆盘部

143圆环部

145内周面

146轴向后端面

150前侧轴承(轴承)

171轴向前端面(轴向端面)

175外周面

179圆周槽

180圆环槽

180a轴向前侧端部

183内周面

185环状槽

188排水孔(连通孔)

193外周面

195对向面

H壳体

100H壳体

具体实施方式

以下，参照附图对本发明主轴装置的各实施方式进行详细说明。

(第一实施方式)

如图1和图2所示，本实施方式的主轴装置10是机床用电动机内置式主轴装置，通过支承旋转轴11的工具侧(前侧)的两列前侧轴承50、50和支承旋转轴11的工具侧的相反侧(后侧)的两列后侧轴承60、60，将旋转轴11以使其旋转自如的方式支撑在壳体H中。壳体H从工具侧起依次具有前侧轴承外圈紧固部12、外筒13和后侧壳体14。

各前侧轴承50是角接触球轴承，各角接触球轴承分别包括外圈51、内圈52、具有接触角地配置的作为滚动体的滚珠53和未图示的保持架，各后侧轴承60是角接触球轴承，该角接触球轴承包括外圈61、内圈62、作为滚动体的滚珠63和未图示的保持架。前侧轴承50、50(面对背组合)和后侧轴承60、60(面对背组合)，配置成相互协动的背对背组合。

前侧轴承50、50的外圈51、51内嵌于外筒13，利用以螺栓15紧固于外筒13的前侧轴承外圈紧固部12，隔着外圈隔圈54在轴向上定位并固定于外筒13。

此外，前侧轴承50、50的内圈52、52外嵌于旋转轴11，利用紧固于旋转轴11的螺母16，隔着作为旋转部件的抛油环40和内圈隔圈55，在轴向上定位并固定于旋转轴11。

抛油环40通过前侧轴承50、50在工具侧(图中左侧)外嵌于旋转轴11，用螺母16将其与内圈52、52一起固定于旋转轴11。

后侧轴承60、60的外圈61、61内嵌于套筒18，其中，套筒18内嵌于后侧壳体14，能够沿后侧壳体的轴向自由滑动，并且利用以未图示的螺栓一体固定于该套筒18的后侧轴承外圈紧固部19，隔着外圈隔圈64在轴向上定位并固定于套筒18。

后侧轴承60、60的内圈62、62外嵌于旋转轴11，通过紧固于旋转轴11的另一螺栓21，隔着内圈隔圈65在轴向上定位并固定于旋转轴11。在后侧壳体14与后侧轴承外圈紧固部19之间，配置有螺旋弹簧23，该螺旋弹簧23的弹力将后侧轴承外圈紧固部19与套筒18一起向后方按压。由此，对后侧轴承60、60施加预压。

在旋转轴11的工具侧，设置有通过轴中心且沿轴向形成的工具安装孔24和内螺纹25。工具安装孔24和内螺纹25用于将刀具等未图示的工具安装于旋转轴11。此外，也可以设置丝锥(tap)，由丝锥固定工具，来取代内螺纹25。另外，也可以将现有公知的牵引杆(未图示)以能够自由滑动的方式嵌插在旋转轴11的轴芯中，来取代工具安装孔24和内螺纹25。牵引杆具备均未图示的固定工具支架的夹头部，通过碟形弹簧的弹力，向与工具侧相反的方向施力。

在旋转轴11的前侧轴承50、50与后侧轴承60、60之间的大致轴向中央，具有：能够与旋转轴11一体旋转地配置的转子26和配置在转子26周围的定子27。通过将热压配合于定子27的冷却套28内嵌在构成壳体H的外筒13中，将定子27固定于外筒13。转子26和定子27构成电动机M，通过对定子27供给电力，使转子26产生旋转力，使旋转轴11旋转。

抛油环40包括：外嵌于旋转轴11的轴套部41、从轴套部41向径向外侧延伸的圆盘部42和从该圆盘部42的外周部向后方(前侧轴承外圈紧固部12一侧)呈环状地延伸的圆环部43。在圆盘部42的径向中间，在与前侧轴承外圈紧固部12对向的表面，形成有向前侧轴承外圈紧固部12一侧突出的凸部44。

在前侧轴承外圈紧固部12，在与抛油环40对向的表面，形成有凹部31，该凹部31与抛油环40的凸部44对置，能够隔着微小的间隙容纳该凸部44。另外，在前侧轴承外圈紧固部12，在外周前端侧形成有小直径部32。

抛油环40与前侧轴承外圈紧固部12隔着微小的轴向间隙和径向间隙对向配置，构成所谓的迷宫式密封。更具体而言，抛油环40的凸部44隔着微小的间隙容纳于前侧轴承外圈紧固部12的凹部31，并且环状的圆环部43隔着微小的径向间隙例如0.5mm左右的间隙配置成覆盖小直径部32的外周面。

特别是在圆环部43与小直径部32之间，由于两者的圆周速度之差而形成气帘(aircurtain)，在对工件进行加工时，其构成了防水构造，用于抑制洒落于主轴装置10的加工液进入前侧轴承50、50一侧。

抛油环40由与金属相比抗拉强度较高、比重较小的碳纤维复合材料(CFRP)制成。

具体而言，作为碳纤维复合材料，例如通过将含有固化剂的环氧树脂等热固性树脂浸渍而成的片材与由以PAN(聚丙烯腈)为主原料的含有碳纤维的纤维丝平行并丝而成的织物或者含有碳纤维的纤维丝形成的织物(片状)多层叠合后，卷绕于心轴等，再加热固化制得。另外，也可使用以沥青类为主原料的碳纤维。通过将碳纤维复合材料的纤维方向、角度最优化，能够将抗拉强度、抗拉弹性模量、线膨胀系数等物理参数最优化。

作为碳纤维复合材料的特性，例如如果使用以具有抗拉强度1800～3500MPa、抗拉弹性模量130～280GPa、比重1.5～2.0g/cc的物理参数的PAN类为主原料的碳纤维，与现有的高抗拉钢等相比，抗拉强度为同等乃至更高，比重为1/5左右(比强度大致为通常的金属材料的3倍)。另外，通过将纤维方向、角度最优化，能够使热膨胀系数为-5～+12×10^-6K^-1，因此能够达到现有的碳钢的1～1/10左右。

这样，通过使用比重比金属小的碳纤维复合材料，在直径相同的情况下，能够使作用于抛油环40的离心力大幅减小，使得高速旋转时抛油环40不再发生离心力损坏。并且，由于抗拉强度与金属同等或在金属之上，所以也能够抑制由离心力造成的变形。因此，能够大幅缓和对旋转轴11的旋转速度的制约、或对抛油环40的尺寸(径向)的限制。

由此，能够实现目前难以实现的进一步的高速旋转化或抛油环40的大型化，提高作用于加工液的离心力，确保将洒落的加工液向径向外侧抛散从而防止侵入到轴承内部。另外，通过减小作用于抛油环40的圆环部43的离心力，能够抑制强度较弱的悬臂式构造的圆环部43的开口侧(图中右侧)向径向外侧扩展。由此，将圆环部43的径向长度和轴向长度设定得较长，则迷宫式密封的长度变长，提高防水效果。

抛油环40与旋转轴11的嵌合，考虑到金属与碳纤维复合材料的膨胀系数之差，优选采用例如数μm左右的间隙配合，在这种情况下，高速旋转时因旋转轴11膨胀而成为过盈配合。另外，考虑到抛油环40与前侧轴承外圈紧固部12的线膨胀系数之差，两者之间的间隙也设定为即使金属制旋转轴11或前侧轴承外圈紧固部12发生热膨胀也不会产生干涉的程度的间隙(例如半径间隙为Ф0.5mm以下)。

如上所述，根据本实施方式的主轴装置10，因为固定于旋转轴11且能够与之一体旋转、且构成抑制加工液渗入到前侧轴承50、50的防水构造的一部分的抛油环40的至少一部分由碳纤维复合材料制成，所以，与金属相比质量较小，在相同转速下离心力较小，所以能够减少离心力对抛油环40的影响。进而，因为与金属相比抗拉强度较高，所以能够进一步抑制由离心力造成的变形。由此，在能够实现旋转轴11的高速旋转化，即在轴承的dmn值为100万以上、更优选为dmn值为150万以上时也能够使用的同时，并且能够大幅缓和对抛油环40的尺寸限制从而增大径向长度，因此能够通过确保迷宫长度较长而得到良好的防水性能。

另外，因为抛油环40隔着微小的间隙与构成壳体H的前侧轴承外圈紧固部12对向配置，所以能够由抛油环40和前侧轴承外圈紧固部12构成非接触密封的迷宫式密封，能够在长期间内稳定地抑制加工液渗入到前侧轴承50、50。

(变形例1)

抛油环40不限定于碳纤维复合材料，也可以由比模量大于旋转轴11的比模量的材料形成。这里，比模量是以纵弹性模量除以密度得到的值(比弹性模量＝E(纵弹性模量：kgf/m²)/ρ(密度：kg/m³))。

例如，在旋转轴11由SC材料、SCM材料、SUS材料、AL材料、或CU材料等金属形成的情况下，比模量为1.4×10⁶m～2.7×10⁶m，而由具有比之还大的比模量的材料形成抛油环40。抛油环40的比模量比旋转轴11的比模量大即可，优选为5×10⁶m以上，更优选为8×10⁶m以上。另一方面，考虑到与内嵌的旋转轴11的应力的不均衡等情况，上限值在实际应用中优选为20×10⁶m以下。此外，所谓比模量较大意味着质量轻且难以变形。旋转轴11和抛油环40可以由比模量不同的金属分别形成，也可以至少其中之一由金属以外的材料形成。

这样，通过使抛油环40的比模量大于旋转轴11的比模量，与旋转轴11相比抛油环40的离心力膨胀变小。即，旋转时旋转轴11在半径方向的膨胀变大，因此能够减少嵌合部的径向间隙，或者能够使之成为过盈配合(过盈量)的嵌合。因此，在高速旋转时，能够抑制由离心力造成的变形或损坏的产生，并且即使产生了离心力膨胀，也能够通过抛油环40抑制旋转轴11的离心膨胀，因此能够抑制嵌合部的径向间隙相对于停机时反而增大等不良情况的发生。

如果使旋转轴11与抛油环40的嵌合为例如数μm左右的间隙配合，则在这种情况下，高速旋转时因旋转轴11的膨胀而成为过盈配合的嵌合，离心力越大，旋转轴11与抛油环40的嵌合越牢固。

另外，考虑到旋转时径向间隙的减小，也能够根据需要将组装时的径向间隙设定得较大。由此，能够容易地将抛油环40组装于旋转轴11。

另外，除了抛油环40的比模量比旋转轴11的比模量大之外，还优选为抛油环40的线膨胀系数小于旋转轴11的线膨胀系数。

例如在旋转轴11由SC材料、SCM材料、SUS材料、AL材料、CU材料等金属等形成的情况下，线膨胀系数为+10×10^-6K^-1～+24×10^-6K^-1，而优选由具有比其小的线膨胀系数的材料形成抛油环40。抛油环40的线膨胀系数优选为-5×10^-6K^-1～+10×10^-6K^-1。

这样，通过使抛油环40的线膨胀系数小于旋转轴11的线膨胀系数，即使因前侧轴承50、50或电动机M等放热等的影响而升温，从而导致产生热膨胀，由于能够通过抛油环40抑制旋转轴11的热膨胀，所以能够抑制嵌合部的径向间隙相对于停机时反而增大等不良情况的发生。

作为典型的相对于由金属形成的旋转轴11比模量较大、而线膨胀系数较小的材料，例如能够举出碳纤维复合材料(CFRP)。碳纤维复合材料(CFRP)的详细情况与第一实施方式相同，故省略说明。

如上所述，根据本变形例的主轴装置10，因为构成抑制切削液渗入前侧轴承50、50的防水构造的一部分且外嵌于旋转轴11的抛油环40的比模量大于旋转轴11的比模量，所以与旋转轴11相比，抛油环40的离心力膨胀变小。因此，在高速旋转时，能够抑制由离心力造成的变形或损坏的产生，并且即使产生离心力膨胀，也能够通过抛油环40抑制旋转轴11的离心膨胀，因此能够抑制嵌合部的径向间隙相对于停机时反而增大等不良情况的发生。此外，并非必需要将抛油环40的整体都设定为比模量比旋转轴11大，只要将一部分设定为比模量比旋转轴11大即可。关于这种情况的示例，将在后文中说明。

另外，除了抛油环40的比模量大于旋转轴11的比模量之外，通过使抛油环40的线膨胀系数小于旋转轴11的线膨胀系数，即使升温导致产生热膨胀，也能够通过抛油环40抑制旋转轴11的热膨胀，因此能够抑制嵌合部的径向间隙相对于停机时反而增大等不良情况的发生。

另外，由于抛油环40由碳纤维复合材料制成，其与金属相比质量较小且相同转速下离心力较小，所以能够减轻离心力对抛油环40的影响。并且，由于与金属相比抗拉强度较高，所以能够进一步抑制由离心力造成的变形。由此，在旋转轴11高速旋转化、即轴承的dmn值为100万以上、更优选dmn值为150万以上的情况下也能够使用，并且能够大幅缓和对抛油环40的尺寸限制从而增大径向长度，因此能够通过确保迷宫长度较长而得到良好的防水性能。

(第二实施方式)

接着，参照图3对主轴装置的第二实施方式进行说明。图3是本发明第二实施方式的主轴装置的主要部分剖视图，抛油环的结构与第一实施方式不同。至于其它部分，则与本发明第一实施方式的主轴装置相同，所以对相同部分标注相同或等同的符号，简化或省略其说明。

本实施方式的主轴装置10的抛油环40A的圆环部43包括：包含圆环部43的外周面的外径侧圆环部43a和位于外径侧圆环部43a的内径侧的内径侧圆环部43b。外径侧圆环部43a和内径侧圆环部43b由不同的材料形成，外径侧圆环部43a由碳纤维复合材料形成，内径侧圆环部43b与轴套部41及圆盘部42呈一体，主要由SC材料、SCM材料、SUS材料、AL材料、CU材料等金属材料形成。

这样，由于离心力最大的外径侧圆环部43a由碳纤维复合材料形成，因此能够抑制离心力，并且由机械强度较高的碳纤维复合材料抑制内径侧圆环部43b的膨胀，防止了高速旋转时抛油环40A的变形或损坏。

由金属材料形成的内径侧圆环部43b与由碳纤维复合材料形成的外径侧圆环部43a的固定方法，可采用一体成型、镶嵌成型、粘接剂固定等方法。或者，也可采用将环状的外径侧圆环部43a嵌合于冷却后的内径侧圆环部43b的冷缩配合。在冷缩配合的情况下，例如即使是0.005mm左右的较小的过盈配合，在旋转时也会因比重差而有较大的离心力作用于由金属材料制成的内径侧圆环部43b，使过盈量增大，从而能够进行可靠的固定。

另外，通过使得除了作为最外周部分的外径侧圆环部43a以外的抛油环40A的主要部分由金属形成，能够容易地进行复杂形状的加工和高精度的加工，与整体都由碳纤维复合材料形成的抛油环40相比，能够减小抛油环40A与前侧轴承外圈紧固部12的间隙。另外，由螺母16将内圈52、52在轴向固定的抛油环40A的轴套部41，是由与旋转轴11、螺母16、内圈52、52和内圈隔圈55相同的金属制成，因此由线膨胀系数之差引起的延展量之差较小，不易导致内圈52、52的轴向固定力的变化。

根据本实施方式的主轴装置10，由于抛油环40A的圆环部43由配置于内径侧的金属制内径侧圆环部43b和配置于该内径侧圆环部43b的外径侧的碳纤维复合材料制外径侧圆环部43a这两个部件构成，所以能够抑制产生的离心力，并且由外径侧圆环部43a抑制内径侧圆环部43b的膨胀，由此能够防止高速旋转时抛油环40A的变形或损坏。

(变形例2)

外径侧圆环部43a不限于碳纤维复合材料，也可以由比模量大于内径侧圆环部43b的比模量的材料形成。在内径侧圆环部43b由SC材料、SCM材料、SUS材料、AL材料、CU材料等金属材料形成的情况下，比模量为1.4×10⁶m～2.7×10⁶m，而由大于该比模量的材料形成外径侧圆环部43a。外径侧圆环部43a的比模量大于旋转轴11的比模量即可，优选5×10⁶m以上，更优选为8×10⁶m以上。另一方面，考虑到与内嵌的内径侧圆环部43b的应力的不均衡等情况，上限值在实际应用中优选为20×10⁶m以下。此外，外径侧圆环部43a和内径侧圆环部43b可以由比模量不同的金属分别形成，也可以至少其中之一由金属以外的材料形成。

这样，通过使外径侧圆环部43a的比模量大于内径侧圆环部43b的比模量，与内径侧圆环部43b相比，外径侧圆环部43a的离心力膨胀变小。即，旋转时内径侧圆环部43b在半径方向的膨胀变大，因此能够减小嵌合部的径向间隙，或者能够使之成为过盈配合(干涉)的嵌合。因此，在高速旋转时，能够抑制由离心力造成的变形或损坏的产生，并且即使产生离心力膨胀，也能够通过外径侧圆环部43a抑制内径侧圆环部43b的离心力膨胀，因此能够抑制嵌合部的径向间隙相对于停机时反而增大等不良情况的发生。

内径侧圆环部43b与外径侧圆环部43a的固定方法，能够采用一体成型或镶嵌成型等方法。或者，也可采用将环状的外径侧圆环部43a嵌合于冷却后的内径侧圆环部43b的冷缩配合。在冷缩配合的情况下，例如即使是0.005mm左右的较小的过盈配合，在旋转时也会因比重差而有较大的离心力作用于由金属材料形成的内径侧圆环部43b，使过盈量增大，从而能够进行可靠的固定。由此，不仅能够抑制内径侧圆环部43b与外径侧圆环部43a的嵌合部的径向间隙的产生所造成的不良情况，而且，通过使外径侧圆环部43a外嵌于内径侧圆环部43b，还能够抑制内径侧圆环部43b的膨胀，其结果是，还能够抑制内嵌于内径侧圆环部43b的旋转轴11的嵌合部的径向间隙的增加。

另外，除了外径侧圆环部43a的比模量大于内径侧圆环部43b的比模量之外，还优选外径侧圆环部43a的线膨胀系数小于内径侧圆环部43b的线膨胀系数。

例如在内径侧圆环部43b由SC材料、SCM材料、SUS材料、AL材料、CU材料等金属材料形成的情况下，线膨胀系数为+10×10^-6K^-1～+24×10^-6K^-1，而优选由具有小于其线膨胀系数的材料形成外径侧圆环部43a。外径侧圆环部43a的线膨胀系数优选为-5×10^-6K^-1～+10×10^-6K^-1。

这样，通过使外径侧圆环部43a的线膨胀系数小于内径侧圆环部43b的线膨胀系数，即使因前侧轴承50、50或电动机M等放热等的影响而升温，从而导致产生热膨胀，由于能够通过外径侧圆环部43a抑制内径侧圆环部43b的热膨胀，所以能够抑制嵌合部的径向间隙相对于停机时反而增大等不良情况的发生。

作为优选的实施例，可考虑使内径侧圆环部43b由金属形成，使外径侧圆环部43a由相对于内径侧圆环部43b比弹性模量较大、而线膨胀系数较小的碳纤维复合材料(CFRP)形成。碳纤维复合材料(CFRP)的详细情况与第一实施方式的变形例1相同，故省略说明。

根据如上所述的本变形例的主轴装置10，由于抛油环40A的圆环部43由内径侧圆环部43b和外嵌于该内径侧圆环部43b的外径侧圆环部43a这两个部件构成，并且外径侧圆环部43a的比模量大于内径侧圆环部43b的比模量，所以与内径侧圆环部43b相比，外径侧圆环部43a的离心力膨胀变小。因此，能够抑制高速旋转时由离心力造成的变形或损坏的产生，并且即使产生离心力膨胀，也能够通过外径侧圆环部43a抑制内径侧圆环部43b的离心力膨胀，因此能够抑制嵌合部的径向间隙相对于停机时反而增大等不良情况的发生。

另外，通过使得除了最外周部分的外径侧圆环部43a以外的抛油环40A的主要部分由金属形成，能够容易地进行复杂形状的加工和高精度的加工，与整体都由碳纤维复合材料形成的抛油环40相比，能够减小抛油环40A与前侧轴承外圈紧固部12的间隙。另外，由螺母16将内圈52、52在轴向固定的抛油环40A的轴套部41，是由与旋转轴11、螺母16、内圈52、52和内圈隔圈55相同的金属制成，因此由线膨胀系数之差引起的延展量之差较小，不易导致内圈52、52的轴向固定力的变化。

(第三实施方式)

接着，对本发明的主轴装置的第三实施方式进行说明。图4是本发明的第三实施方式的主轴装置的主要部分剖视图，抛油环的结构与第一实施方式和第二实施方式不同。至于其它部分，由于与本发明第一实施方式的主轴装置相同，所以对相同部分标注相同或等同的符号，简化或省略其说明。

本实施方式的主轴装置10的抛油环40B包括：配置在比凸部44的大致中间面靠近外径侧的外径侧抛油环47a和配置在比凸部44的大致中间面靠近内径侧的内径侧抛油环47b。外径侧抛油环47a和内径侧抛油环47b由不同的材料形成，外径侧抛油环47a由碳纤维复合材料形成，内径侧圆环部43b主要由SC材料、SCM材料、SUS材料、AL材料、CU材料等金属材料形成。

因此，在圆盘部42的凸部44，存在由金属材料形成的内径侧抛油环47b和由碳纤维复合材料形成的外径侧抛油环47a的边界面45。

由此，能够减小内径侧抛油环47b的外径来抑制离心力，并且能够增大由金属材料形成的内径侧抛油环47b与由碳纤维复合材料形成的外径侧抛油环47a的接合面积，提高接合强度。此外，由金属材料形成的内径侧圆环部43b与由碳纤维复合材料形成的外径侧圆环部43a的固定方法、以及维持基于线膨胀系数之差的内圈52、52的轴向固定力方面则与第二实施方式的主轴装置10相同。

根据本实施方式的主轴装置10，抛油环40B在与前侧轴承外圈紧固部12对向的表面具有向前侧轴承外圈紧固部12一侧突出的凸部44，前侧轴承外圈紧固部12在与抛油环40B对向的表面具有能够隔着微小的间隙容纳凸部44的凹部31。由于在抛油环40B的凸部44配置有由金属材料形成的内径侧抛油环47b和由碳纤维复合材料形成的外径侧抛油环47a的边界面45，所以抛油环40B的内径侧抛油环47b的直径变小，离心力变小。另外，能够增大内径侧抛油环47b与外径侧抛油环47a的接合面积，提高接合强度，从而防止由离心力造成的抛油环40B的损伤。

此外，抛油环40B不限于在径向上分割为两个部件的情况，也可以分割成3个部件以上。在这种情况下，位于最外径部的部件由碳纤维复合材料形成。

(变形例3)

外径侧抛油环47a不限于碳纤维复合材料，也可以由比模量大于内径侧抛油环47b的比模量的材料形成。也可以采用将第二实施方式的变形例2的外径侧圆环部43a与内径侧圆环部43b的边界面设定为凸部44的大致中间面的结构。因此，本变形例的作用效果，通过将第二实施方式的变形例2的外径侧圆环部43a替换为外径侧抛油环47a，将内径侧圆环部43b替换为内径侧抛油环47b进行说明，在此省略相同作用、效果的说明。

另外，本变形例的主轴装置10与第二实施方式的变形例2的主轴装置10相比，外径侧抛油环47a的径向长度也较大，因此能够进一步抑制旋转轴11的嵌合部的径向间隙的增加。另外，对于构成需要精度的迷宫的部分，在后续工序中通过实施磨削加工，能够确保与金属同等的精度。

进而，通过将外径侧抛油环47a与内径侧抛油环47b的边界面45设定于凸部44，能够增大内径侧抛油环47b与外径侧抛油环47a的接合面积，提高接合强度，从而防止由离心力造成的抛油环40B的损伤。

此外，在本变形例中，抛油环40B也不限于在径向上分割为两个部件的情况，也可以分割成3个部件以上。在这种情况下，优选随着趋向径向外侧而比模量变大，特别优选位于最外径部的部件由碳纤维复合材料形成。

此外，本发明不限于上述第一～第三实施方式，可进行适当的变形、改良等。例如在上述实施方式中，对抛油环为外周部分具备圆环部的情况进行了说明，但是在主轴装置作为立式主轴装置使用等情况下，也可以是不具有圆环部的抛油环。另外，对电动机内置式主轴装置进行了说明，但不限于此，同样也可适用于皮带传动式主轴装置、与电动机的旋转轴耦合连结的电动机直接传动式主轴装置。并且，不限于机床用主轴装置，也可适用于期望有防水功能的其它高速旋转设备的主轴装置。

(第四实施方式)

接着，对本发明的主轴装置的第四实施方式进行说明。图5和图6(a)是本发明的第四实施方式的主轴装置的主要部分剖视图，抛油环的结构与上述实施方式不同。至于其它部分，因为与本发明第一实施方式的主轴装置相同，所以对相同部分标注相同或等同的符号，简化或省略其说明。

本实施方式的抛油环40C包括：外嵌并固定于旋转轴11的作为基底部的轴套部41、从该轴套部41的轴向前端部向径向外侧延伸的圆盘部42和从该圆盘部42的径向外侧端部向轴向后方(前侧轴承外圈紧固部12一侧)呈环状地延伸的圆环部43。在圆盘部42的径向中间部分，与前侧轴承外圈紧固部12对向的表面形成有向前侧轴承外圈紧固部12一侧突出的凸部44。圆环部43形成为壁厚随着沿轴向远离圆盘部42、即随着趋向轴向后方变薄的锥形。更具体而言，圆环部43的内周面48形成为径向长度随着沿轴向远离圆盘部42而变大的锥面。

在前侧轴承外圈紧固部12，沿轴向与抛油环40C的圆盘部42相对的轴向前端面71形成有与抛油环40C的凸部44对置、并能够隔着微小的间隙容纳该凸部44的凹部73。另外，前侧轴承外圈紧固部12的外周面75包括：形成于轴向前端且随着趋向轴向后方径向长度变大的锥部77；从锥部77的轴向后端朝向径向内侧、遍及整周设置有以深度t凹进的圆周槽79；和从圆周槽79的轴向后端向径向外侧和轴向后方延伸、与外筒13的外周面平滑连接的大直径圆筒面81。

轴套部41隔着微小的间隙沿径向与前侧轴承外圈紧固部12的内周面83对向配置，圆盘部42隔着微小的间隙沿轴向与前侧轴承外圈紧固部12的轴向前端面71对向配置，圆环部43隔着微小的间隙沿径向与前侧轴承外圈紧固部12的外周面75的锥部77对向配置。这样，抛油环40C与构成壳体H的前侧轴承外圈紧固部12隔着微小的轴向间隙和径向间隙例如0.5mm左右的间隙对向配置，构成所谓的迷宫式密封。

特别是在圆环部43的内周面48与锥部77之间，由于它们的圆周速度的差而形成气帘，在对工件进行加工时，其构成防水构造，用于抑制洒落于主轴装置10的加工液进入前侧轴承50、50一侧。另外，即使假设在加工液渗入了圆环部43的内周面48与锥部77之间的迷宫间隙的情况下，由于该加工液所生成的离心力F随着趋向轴向后方而变大，所以加工液能够由圆环部43的内周面48引导排出到迷宫的外部。另外，由于圆环部43的内周面48的旋转速度随着趋向轴向后方而加速，所以圆环部43的内周面48与锥部77之间的迷宫间隙的压力，随着趋向轴向后方而降低。因此，在圆环部43的内周面48与锥部77之间的迷宫间隙，向着轴向后方产生空气流，因此根据所谓泵效应，能够进一步抑制加工液的渗入。

这里，在本实施方式中，由于前侧轴承外圈紧固部12的外周面75的锥部77与圆环部43的内周面48一起构成迷宫，因此在主轴停止时加工液容易被引导至锥部77而渗入主轴。然而，由于圆周槽79的轴向前侧端部80和圆环部43的轴向后端面46位于与旋转轴11正交的同一平面上，因此在主轴停止时，加工液由圆周槽79引导并排出到外部，所以能够防止加工液渗入圆环部43的内周面48与锥部77之间的迷宫间隙。

另外，圆周槽79只要其轴向前侧端部80在轴向上与圆环部43重叠，就不限于上述结构，例如也可以如图6(b)所示，形成为圆周槽79的轴向前侧端部80位于比圆环部43的轴向后端面46更靠近轴向前方；也可以如图6(c)所示，形成为圆周槽79的整体在轴向上与圆环部43重叠。

此外，为了有效地发挥本发明的主轴装置10的防水功能，优选将主轴装置10横向(轴向相对于重力方向垂直的状态)使用。在这样构成的情况下，不仅磨削液不易渗入前侧轴承外圈紧固部12的外周面75与圆环部43的内周面48之间的迷宫间隙，还能够通过重力高效地使积存于圆周槽79的加工液排出到主轴装置10的外部。

另外，本发明的抛油环40C由与金属相比抗拉强度较高、比重较小的碳纤维复合材料(CFRP)形成。此外，碳纤维复合材料(CFRP)的详细情况与第一实施方式相同，故省略说明。

如上所述，根据本实施方式的主轴装置10，与构成壳体H的前侧轴承外圈紧固部12的外周面75对向配置的抛油环40C的圆环部43形成为随着趋向轴向后方其壁厚变薄的锥形。因此，在圆环部43的前端侧不易产生离心力变形，能够抑制迷宫入口侧的间隙增加，能够发挥良好的防水功能。假设在圆环部43以相同壁厚形成的情况下，在前端侧容易增加离心力变形，使迷宫在出入口打开，加工液容易意外渗入。

另外，由于圆环部43的内周面48采用径向长度随着趋向轴向后方而变大的锥面，所以即使在加工液渗入到圆环部43的内周面48与锥部77之间的迷宫间隙的情况下，该加工液所产生的离心力F随着趋向轴向后方而变大，因此加工液能够由圆环部43的内周面48引导，排出到迷宫的外部。

另外，由于圆环部43的内周面48的旋转速度随着趋向轴向后方而加速，所以圆环部43的内周面48与锥部77之间的迷宫间隙的压力随着趋向轴向后方而降低。因此，在圆环部43的内周面48与锥部77之间的迷宫间隙，产生向着轴向后方的空气流，因此根据所谓泵效应，能够进一步抑制加工液的渗入。

另外，在构成壳体H的前侧轴承外圈紧固部12的外周面75凹进设置的圆周槽79的圆盘部42一侧的端部(轴向前侧端部80)沿轴向覆盖圆环部43，因此，即使在主轴停止时，加工液也将积存于圆周槽79，能够防止加工液渗入圆环部43的内周面48与锥部77之间的迷宫间隙。

另外，由于抛油环40C由碳纤维复合材料形成，所以与金属相比质量变小而使得离心力变小，另外，由于与金属相比抗拉强度较高，所以能够进一步抑制由离心力造成的变形。因此，该抛油环40C在较高的dmn值(轴承)时也能够使用，能够增大径向长度和轴向长度，所以加工液的抛甩也会更强劲，并且能够确保迷宫长度较长，能够得到良好的防水性能。

(第五实施方式)

接着，参照图7和图8对本发明主轴装置的第五实施方式进行说明。本实施方式的主轴装置的抛油环和前侧轴承外圈紧固部的结构与第四实施方式不同。至于其它部分，因为与本发明第四实施方式的主轴装置相同，所以对相同部分标注相同或等同的符号，简化或省略其说明。

本实施方式的前侧轴承外圈紧固部12A的截面大致呈L形，其外周面75包括：形成于轴向前方的小直径圆筒面82和形成于轴向后方的大直径圆筒面81。另外，抛油环40D的圆环部43的内周面48大致呈圆筒面，隔着微小的间隙沿径向与小直径圆筒面82相对，外周面49采用径向长度随着趋向轴向后方而变小的锥面。

因此，根据本实施方式的主轴装置10，在圆环部43的外周面49附着有加工液的情况下，该加工液所产生的离心力G随着趋向轴向后方而变小。因此，加工液能够由圆环部43的外周面49引导，向轴向前方、即远离壳体H的方向(图8中空心箭头的方向)抛甩。

(第六实施方式)

接着，参照图9和图10对本发明主轴装置的第六实施方式进行说明。本实施方式的主轴装置的前侧轴承外圈紧固部的结构与第四实施方式不同。至于其它部分，由于与第一实施方式的主轴装置相同，所以对相同部分标注相同或等同的符号，简化或省略其说明。

本实施方式的前侧轴承外圈紧固部12B，在沿径向与抛油环40C的轴套部41相对的内周面83具有：朝向径向外侧遍及整周地设有凹进的环状槽85和排水孔87，该排水孔87作为将该环状槽85与外周面75的锥部77朝向径向沿重力方向连通的连通孔。

因此，根据本实施方式的主轴装置10，即使在磨削液渗入到抛油环40C的轴套部41与前侧轴承外圈紧固部12B的内周面83之间的情况下，该磨削液也将积存于环状槽85，经由排水孔87排出到抛油环40C的内周面48与前侧轴承外圈紧固部12B的外周面75之间的迷宫间隙。之后，通过上述的泵效应和/或离心力，高效地将磨削液排出到外部，因此能够进一步抑制磨削液渗入前侧轴承50。

(第七实施方式)

接着，参照图11对本发明的主轴装置的第七实施方式进行说明。本实施方式的主轴装置的前侧轴承外圈紧固部的结构与第五实施方式不同。至于其它部分，由于与第五实施方式的主轴装置相同，所以对相同部分标注相同或等同的符号，简化或省略其说明。

本实施方式的前侧轴承外圈紧固部12C，在沿径向与抛油环40D的轴套部41相对的内周面83具有：朝向径向外侧遍及整周地设置的凹进的环状槽85、和将该环状槽85与外周面75的大直径圆筒面81连通的排水孔88。

排水孔88包括：从环状槽85向径向外侧延伸的第一延伸孔89；从第一延伸孔的径向外侧端部向轴向后方延伸的第二延伸孔90；和从第二延伸孔90的轴向后方端部向径向外侧延伸并与大直径圆筒面81连通的第三延伸孔91。

如上所述，根据本实施方式的主轴装置10，即使在磨削液渗入抛油环40D的轴套部41与前侧轴承外圈紧固部12C的内周面83之间的情况下，该磨削液也将积存于环状槽85，经由排水孔88排出到外部，因此能够进一步抑制磨削液渗入到前侧轴承50。

此外，本发明不限于上述第四～第七实施方式，能够进行适当的变形、改良等。

抛油环40C、40D的至少一部分是碳纤维复合材料即可，例如可以使抛油环40C、40D的外径侧由碳纤维复合材料形成，使内径侧由SC材料、SCM材料、SUS材料、AL材料、CU材料等金属材料形成。

另外，如图12～图15所示，在抛油环40C、40D的圆盘部42，并非必需设置凸部44，在这种情况下，在前侧轴承外圈紧固部12、12A、12B、12C的轴向前端面71未形成凹部73。

另外，在上述各实施方式中，抛油环40C、40D的圆环部43是沿径向与构成壳体H的前侧轴承外圈紧固部12的外周面75相对配置的结构，但是并非局限于这种结构，例如圆环部43也可以构成为沿径向与构成壳体H的外筒13的外周面对向配置。在这种结构的情况下，也可以在外筒13的外周面设置径向长度随着趋向轴向后方而变大的锥部或圆周槽，以代替上述实施方式中在前侧轴承外圈紧固部12的外周面75形成的锥部77或圆周槽79。

另外，当然也可以将第四实施方式的抛油环40C和第五实施方式的抛油环40D组合，使圆环部43的内周面48和外周面49为锥面。

(第八实施方式)

首先，对本发明第八实施方式的主轴装置进行说明。此外，由于本实施方式的主轴装置110A的基本结构与图28所示的现有主轴装置110相同，所以对相同部分标注相同或等同的符号，省略其说明。

如图16和图17所示，本实施方式的主轴装置110A的壳体100H，从工具侧起依次由前侧轴承外圈紧固部112、外筒13、后侧壳体114和后盖105构成。

前侧轴承150、150的外圈151、151内嵌于外筒113，利用以螺栓115紧固于外筒113的前侧轴承外圈紧固部112，隔着外圈隔圈154在轴向上定位并固定于外筒113。

另外，前侧轴承150、150的内圈152、152外嵌于旋转轴111，通过紧固于旋转轴111的螺母116，隔着抛油环140和内圈隔圈155，在轴向上定位并固定于旋转轴111。

抛油环140在比前侧轴承150、150更靠近工具侧(图中左侧)外嵌于旋转轴111，通过螺母116与内圈152、152一起固定于旋转轴111。

抛油环140包括：外嵌并固定于旋转轴111的作为基底部的轴套部141、从轴套部141的轴向前端部向径向外侧延伸的圆盘部142和从该圆盘部142的径向外侧端部向轴向后方(前侧轴承外圈紧固部12一侧)呈环状延伸的圆环部143。

轴套部141隔着微小的间隙沿径向与前侧轴承外圈紧固部112的内周面183对向配置，圆盘部142隔着微小的间隙沿轴向与前侧轴承外圈紧固部112的轴向前端面171对向配置，圆环部143隔着微小的间隙沿径向与前侧轴承外圈紧固部112的外周面175和与该外周面175平滑连接的外筒113的外周面193对向配置。这样，抛油环140与构成壳体100H的前侧轴承外圈紧固部112和外筒113隔着微小的轴向间隙和径向间隙、例如0.5mm左右的间隙对向配置，构成所谓的迷宫式密封。

特别是在圆环部143的内周面145与前侧轴承外圈紧固部112及外筒113的外周面175、193之间，由于它们的圆周速度差而形成气帘，在对工件进行加工时，其构成防水构造，用于抑制洒落于主轴装置110A的加工液进入前侧轴承150、150一侧。

这里，在外筒113的外周面193中的沿径向与圆环部143的内周面145相对的对向面195，朝向径向内侧遍及整周地设有凹进的圆周槽179。因此，即使假设在加工液渗入迷宫间隙的情况下，由于加工液积存于圆周槽179，所以也能够抑制加工液渗入到前侧轴承150。

前侧轴承外圈紧固部112在沿径向与抛油环140的轴套部141相对的内周面183具有：朝向径向外侧遍及整周设置的凹进的环状槽185；和从环状槽185向径向外侧延伸的第一延伸孔189。另外，在外筒113具有：与第一延伸孔189的径向外侧端部连接并向轴向后方延伸的第二延伸孔190；和与第二延伸孔190的轴向后方端部连接并向径向外侧延伸，且与凸缘部113a的外周面连通的第三延伸孔191。而且，上述第一、第二、第三延伸孔189、190、191构成排水孔188，以作为将环状槽185与凸缘部113a的外周面连通的连通孔。因此，即使在磨削液渗入到抛油环140的轴套部141与前侧轴承外圈紧固部112的内周面183之间的情况下，该磨削液也将积存于环状槽185，经由排水孔188排出到外部，因此能够进一步抑制磨削液渗入到前侧轴承150。

此外，为了更好地发挥防水性能，优选是将本实施方式的主轴装置110A以横向(轴向相对于重力方向垂直的状态)并且设置于凸缘部113a的排水孔188的开口188a指向重力方向的方式使用。通过将主轴装置110A横向使用，不仅使磨削液不易渗入到迷宫间隙，并且通过使排水孔188的开口188a指向重力方向，还能够提高从迷宫排出磨削液的效果。

另外，本发明的抛油环140由与金属相比抗拉强度较高、比重较小的碳纤维复合材料(CFRP)形成。碳纤维复合材料(CFRP)的详细情况与第一实施方式相同，故省略说明。

如上所述，根据本实施方式的主轴装置110A，即使假设在加工液渗入到构成壳体100H的前侧轴承外圈紧固部112及外筒113的外周面175、193与抛油环140的圆环部143之间的迷宫间隙的情况下，由于加工液积存于设在外筒113的外周面193的圆周槽179，所以也能够抑制加工液渗入到前侧轴承150。

另外，即使在加工液已渗入迷宫间隙的情况下，由于该加工液积存于凹进设置在前侧轴承外圈紧固部112的内周面183的环状槽185中，并通过排水孔188排出到外部，因此，也能够进一步抑制加工液渗入到前侧轴承150。

另外，由于抛油环140由碳纤维复合材料形成，与金属相比质量变小而使得离心力变小，另外，与金属相比抗拉强度较高，所以能够进一步抑制由离心力造成的变形。因此，该抛油环140在dmn值(轴承)较高时也能够使用，因为能够增大径向长度和轴向长度，所以加工液的抛甩也会更强劲，并且能够确保迷宫长度较长，能够得到良好的防水性能。

(第九实施方式)

接着，参照图18对本发明的主轴装置的第九实施方式进行说明。本实施方式的主轴装置中外筒的结构与第八实施方式不同。至于其它部分，由于与本发明的第八实施方式的主轴装置相同，所以对相同部分标注相同或等同的符号，简化或省略其说明。

本实施方式在外筒113的外周面193的沿径向与圆环部143的内周面145相对的对向面195设有沿轴向相互分离、且朝向径向内侧的多个凹进的圆周槽179、179…，所以能够有效地抑制加工液渗入到前侧轴承150。

进而，在外筒113的外周面193的不与圆环部143的内周面145相对、且比圆周槽179更靠近轴向后方的位置，也设置有朝向径向内侧的凹进的圆环槽180。该圆环槽180的轴向前侧端部180a和圆环部143的轴向后端面146位于与旋转轴111正交的同一平面上。因此，即使在主轴停止时，加工液也将被圆环槽180引导并排出到外部，所以能够防止加工液渗入迷宫间隙。

(第十实施方式)

接着，参照图19对本发明的主轴装置的第十实施方式进行说明。本实施方式的主轴装置的前侧轴承外圈紧固部和抛油环的结构与第九实施方式不同。至于其它部分，由于与第九实施方式的主轴装置相同，所以对相同部分标注相同或等同的符号，简化或省略其说明。

本实施方式在外筒113的外周面193的对向面195设有多个凹进的圆周槽179、179…，以上述多个圆周槽179、179…至旋转轴111的径向距离呈随着趋向轴向后方、即随着从抛油环140的圆盘部142沿轴向远离而变大的方式形成外筒113。进而，圆环槽180至旋转轴111的径向距离，设定为大于任一个圆周槽179至旋转轴111的径向距离。

另外，抛油环140的圆环部143形成为内周面145至旋转轴111的径向距离随着趋向轴向后方而变大的大致台阶状。此外，内周面145并非必需形成为大致台阶状，也可以为至旋转轴111的径向距离随着趋向轴向后方而变大的锥形。

如上所述，根据本实施方式的主轴装置110A，使多个圆周槽179、179…至旋转轴111的径向距离为随着趋向轴向后方而变大，将圆环槽180至旋转轴111的径向距离设定为大于任一个圆周槽179至旋转轴111的径向距离。因此，作用于附着在多个圆周槽179、179…和圆环槽180的加工液上的离心力，随着趋向轴向后方而变大。因此，即使在加工液已渗入迷宫间隙的情况下，也能够提高将该加工液排出到外部的效果。

另外，因为抛油环140的圆环部143的内周面145形成为随着趋向轴向后方而远离，至旋转轴111的径向距离变大的锥形或大致阶梯形状，所以，作用于附着在抛油环140的圆环部143的内周面145的加工液上的离心力，随着趋向轴向后方而变大。因此，即使在加工液已渗入迷宫间隙的情况下，也能够提高该加工液由圆环部143的内周面145引导从而排出到外部的效果。

(第十一实施方式)

接着，参照图20对本发明的主轴装置的第十一实施方式进行说明。本实施方式的主轴装置的外筒的结构与第九实施方式不同。至于其它部分，由于与第九实施方式的主轴装置相同，所以对相同部分标注相同或等同符号，简化或省略其说明。

在本实施方式的外筒113中，在外周面193的对向面195设有多个凹进的圆周槽179、179…，使上述多个圆周槽179、179…至旋转轴111的径向距离为随着趋向轴向后方，即随着从抛油环140的圆盘部142沿轴向远离而变小。并且，圆环槽180至旋转轴111的径向距离，设定为小于任一个圆周槽179至旋转轴111的径向距离。

因此，根据本实施方式的主轴装置110A，特别是在将主轴装置110A横向(轴向相对于重力方向垂直的状态)使用的情况下，加工液受到重力的影响，容易积存于轴向后方侧的圆周槽179和圆环槽180，不易渗入迷宫间隙。

(第十二实施方式)

接着，参照图21对本发明的主轴装置的第十二实施方式进行说明。本实施方式的主轴装置中的抛油环结构与第十一实施方式不同。至于其它部分，由于与第十一实施方式的主轴装置相同，所以对相同部分标注相同或等同的符号，简化或省略其说明。

本实施方式的抛油环140的圆环部143的内周面145形成为至旋转轴111的径向距离随着趋向轴向后方而变大的圆锥形状。因此，作用于附着在圆环部143的内周面145的加工液的离心力，随着趋向轴向后方而变大。因此，即使在加工液已渗入迷宫间隙的情况下，也能够提高该加工液由圆环部143的内周面145引导排出到外部的效果。此外，内周面145也可以是至旋转轴111的径向距离随着趋向轴向后方而变大的大致阶梯形状。

此外，本发明不限于上述第八～第十二实施方式，能够进行适当的变形、改良等。

抛油环140的至少一部分是碳纤维复合材料即可，例如可以使抛油环140的外径侧由碳纤维复合材料形成，使内径侧由SC材料、SCM材料、SUS材料、AL材料、CU材料等金属材料形成。

另外，在上述各实施方式中，圆周槽179只要被凹进设置在壳体100H的外周面中的沿径向与抛油环140的圆环部143相对的对向面即可，例如可以采用凹进设置于前侧轴承外圈紧固部112的外周面175的结构。

(第十三实施方式)

接着，对本发明的主轴装置的第十三实施方式进行说明。图22是是本发明第十三实施方式的主轴装置的主要部分剖视图，抛油环的结构与上述实施方式不同。至于其它部分，除了未设置圆周槽17、环状槽185和排水孔188之外，与本发明的第八实施方式的主轴装置相同，所以对相同部分标注相同或等同的符号，简化或省略其说明。

本实施方式的抛油环140包括：外嵌于旋转轴111的作为基底部的轴套部141和从轴套部141向径向外侧延伸的圆盘部142。圆盘部142的外周部142a构成抛油环140的前端部，位于比前侧轴承外圈紧固部112更靠近径向内侧的位置。

抛油环140与前侧轴承外圈紧固部112隔着微小的轴向间隙和径向间隙对向配置，构成所谓的迷宫式密封。即，圆盘部142的轴向内端面142b包含其外周部142a，与前侧轴承外圈紧固部112的轴向端面112a隔着微小的间隙例如0.5mm左右的间隙沿轴向对置。

由此，在圆盘部142的外周部142a的轴向内端面142b与前侧轴承外圈紧固部112的轴向端面112a之间，由于它们的圆周速度的差而形成气帘，在对工件进行加工时，其构成防水构造，用于抑制洒落于主轴装置110A的加工液进入前侧轴承150、150一侧。另外，即使加工液或粉尘渗入到迷宫部位，因抛油环140的离心力所产生的抛甩效果，也能够从圆盘部142的外周部142a排出到外部，能够防止加工液或粉尘渗入到主轴内部。

抛油环140由与金属相比抗拉强度较高、比重较小的碳纤维复合材料(CFRP)制成。碳纤维复合材料(CFRP)的详细情况与第一实施方式相同，故省略说明。此外，在本实施方式中，抛油环140整体由碳纤维复合材料形成，但也可以至少一部分由碳纤维复合材料形成。

如上所述，根据本实施方式的主轴装置110A，因为固定于旋转轴111且能够与旋转轴一体旋转、并构成抑制加工液渗入前侧轴承150、150的防水构造的一部分的抛油环140的至少一部分由碳纤维复合材料形成，所以，与金属相比质量较小，且在相同的旋转速度时离心力较小，因此能够减轻离心力对抛油环140的影响。并且，由于与金属相比抗拉强度较高，所以能够进一步抑制由离心力造成的变形。由此，在旋转轴111高速旋转化即轴承的dmn值为100万以上、更优选dmn值为150万以上时也能够使用，并且能够大幅缓和对抛油环140的尺寸限制，从而增大径向长度，因此能够通过确保迷宫长度较长而得到良好的防水性能。

另外，抛油环140隔着微小的间隙与构成壳体100H的前侧轴承外圈紧固部112对向配置，因此能够利用抛油环140和前侧轴承外圈紧固部112构成作为非接触密封的迷宫式密封，能够在长期间内稳定地抑制加工液渗入前侧轴承150、150。另外，通过抛油环140的轻量化，旋转方向的惯性变小，实现加减速时间的缩短，能够使循环时间缩短，能够期待生产效率的提高。并且，旋转轴111的前端部的质量变小，能够提高旋转轴111的特征值，能够更高速地旋转，还能够减小高速旋转时的振动。

另外，抛油环140包括：外嵌于旋转轴111的轴套部141和从该轴套部141向径向外侧延伸的圆盘部142，圆盘部142的外周部142a构成抛油环140的前端部，圆盘部142的外周部142a隔着微小的间隙沿轴向与前侧轴承外圈紧固部112的轴向端面112a对向配置。由此，即使加工液或粉尘渗入到迷宫部位，在抛油环140的离心力产生的抛甩效应的作用下，加工液和粉尘也能够从圆盘部142的外周部142a排出到外部，能够防止加工液和粉尘渗入到主轴内部。另外，例如通过作为使工具朝向下方进行加工的立式主轴装置使用，能够使进入到迷宫部位的加工液在停机时从圆盘部142的外周部142a排出，能够防止加工液滞留于迷宫部位。

另外，图23(a)和图23(b)表示本实施方式的变形例的主轴装置的局部剖视图。图23(a)所示的抛油环140中，在圆盘部142的径向中间的与前侧轴承外圈紧固部112对向的表面，形成有向前侧轴承外圈紧固部112一侧突出的凸部144。另外，在前侧轴承外圈紧固部112的与抛油环140对向的表面，形成有与抛油环140的凸部144相对、能够隔着微小的间隙容纳该凸部144的凹部112b。因此，通过抛油环140的凸部144，能够将迷宫部位构成得较长，能够提高防水性能。

另外，在本变形例中，构成抛油环140的前端部的圆盘部140的外周部142a，隔着微小的间隙沿轴向与前侧轴承外圈紧固部112的轴向端面112a对置，因此通过作为立式主轴装置使用，能够使进入到迷宫部位的加工液在停机时从圆盘部142的外周部142a排出，能够防止加工液滞留于迷宫部位。

另外，在图23(b)所示的抛油环140中，相互对置的圆盘部142的轴向内端面142b和前侧轴承外圈紧固部112的轴向端面112a形成为随着趋向径向外侧在轴向上逐渐向工具侧倾斜的锥形。通过将这样的抛油环140应用于立式主轴装置，能够使已进入迷宫部位的加工液在停机时从圆盘部142的外周部142a更高效地排出，能够更可靠地防止加工液滞留于迷宫部位。

(第十四实施方式)

接着，参照图24对主轴装置的第十四实施方式进行说明。此外，对与第十三实施方式的主轴装置相同的部分标注相同或等同的符号，简化或省略其说明。

与第十三实施方式同样，壳体100H包括：外嵌于前侧轴承150的外圈151的外筒113；和固定于外筒113的轴向端面，沿轴向将外圈151定位的前侧轴承外圈紧固部112。在前侧轴承外圈紧固部112，轴向外端面与外周面之间设置有台阶部112c。

抛油环140包括：外嵌于旋转轴111的轴套部141、从轴套部141向径向外侧延伸的圆盘部142和从该圆盘部142的外周部向后方(前侧轴承外圈紧固部12一侧)呈环状延伸的圆环部143。

圆环部143与台阶部112c的外周面隔着微小的间隙例如0.5mm以下的间隙沿径向对置。因此，在本实施方式中，与第十三实施方式相比，在圆环部143的内周面与台阶部112c的外周面之间，附加有径向的迷宫部位，能够提高防水性能。

另外，抛油环140的圆环部143的外周面配置在比壳体100H的外周面更靠近径向内侧，因此，例如在旋转式主轴装置中，在旋转时，壳体100H先与障碍物干涉，由此能够抑制抛油环140的损伤。

由于抛油环140由碳纤维复合材料制成，所以作用于抛油环140的圆环部143的离心力变小，能够抑制强度相对较弱的悬臂构造的圆环部143的开口侧(图中右侧)向径向外侧扩大直径的情况。

由此，根据本实施方式的主轴装置110A，除了抛油环140由碳纤维复合材料制成而具有第十三实施方式的效果之外，因抛油环140的圆环部143与外圈紧固部112的台阶部112c的外周面隔着微小的间隙沿径向对置，还能够添加径向的迷宫部位，能够提高防水性能。

此外，具有圆环部143的本实施方式这样的抛油环140，除了适用于工具朝向水平而使用的卧式主轴装置之外，还优选应用于工具朝向水平线斜上方而使用的主轴装置。

(第十五实施方式)

接着，参照图25对主轴装置的第十五实施方式进行说明。此外，与第十三和十四实施方式的主轴装置相同的部分标注相同或等同的符号，简化或省略其说明。

本实施方式的壳体100H包括：外嵌于前侧轴承150的外圈151的外筒113；和与形成于外筒113的内周面的螺栓孔113a螺合固定、并将外圈151沿轴向定位的前侧轴承外圈紧固部131。因此，外筒113与前侧轴承外圈紧固部131的结合面132被形成为面向壳体100H的轴向端面。另外，在外筒113的轴向端面与外周面之间，设有台阶部113b。

抛油环140包括：外嵌于旋转轴111的轴套部141、从轴套部141向径向外侧延伸的圆盘部142和从该圆盘部142的外周部向后方(前侧轴承外圈紧固部131一侧)呈环状延伸的圆环部143。圆环部143与台阶部113b的外周面隔着微小的间隙例如0.5mm以下的间隙沿径向对置。

另外，抛油环140的圆盘部142与外筒113和前侧轴承外圈紧固部131的结合面132，隔着微小的间隙沿轴向对置。

由此，根据本实施方式的主轴装置110A，除了抛油环140由碳纤维复合材料制成而具有第十三实施方式的效果之外，因抛油环140的圆盘部142与外筒113和前侧轴承外圈紧固部131的结合面132隔着微小的轴向间隙对置，还能够使该结合面132位于迷宫的内侧，能够抑制来自结合面132的加工液的渗入。

(第十六实施方式)

接着，参照图26对主轴装置的第十六实施方式进行说明。此外，与第十三～十五实施方式的主轴装置相同的部分标注相同或等同的符号，简化或省略其说明。

壳体100H包括：外嵌于前侧轴承150的外圈151的外筒113；和固定于外筒113的轴向端面、并在轴向上将外圈151定位的前侧轴承外圈紧固部112。因此，外筒113与前侧轴承外圈紧固部112的结合面133被形成为面向壳体100H的外周面。在外筒113的轴向外端面与外周面之间设有台阶部113b，前侧轴承外圈紧固部112设计为与台阶部113b的外周面大致相同的外径。

抛油环140包括：外嵌于旋转轴111的轴套部141、从轴套部141向径向外侧延伸的圆盘部142和从该圆盘部142的外周部向后方(前侧轴承外圈紧固部112一侧)呈环状延伸的圆环部143。圆环部143与前侧轴承外圈紧固部112的外周面及台阶部113b的外周面隔着微小的间隙例如0.5mm以下的间隙沿径向对置。

另外，抛油环140的圆环部143与外筒113和前侧轴承外圈紧固部112的结合面133，隔着微小的间隙沿径向对置。

由此，根据本实施方式的主轴装置110，除了抛油环140由碳纤维复合材料制成而具有的第十三实施方式的效果之外，因抛油环140与外筒113和前侧轴承外圈紧固部112的结合面133隔着微小的径向间隙对置，因此，该结合面133位于迷宫的内侧，能够抑制来自结合面133的加工液的渗入。

(第十七实施方式)

接着，参照图27对主轴装置的第十七实施方式进行说明。此外，与第十三～十六实施方式的主轴装置相同的部分标注相同或等同的符号，简化或省略其说明。

壳体100H包括：外嵌于前侧轴承150的外圈151的外筒113；和固定于外筒113的轴向端面、并将外圈151沿轴向定位的前侧轴承外圈紧固部112。

抛油环140包括：外嵌于旋转轴111的轴套部141、从轴套部141向径向外侧延伸的圆盘部142和从该圆盘部142的外周部向后方(前侧轴承外圈紧固部112一侧)呈环状延伸的圆环部143。圆环部143具备超过前侧轴承150的轴向内侧端面150a的长度，与前侧轴承外圈紧固部112的外周面及外筒113的外周面隔着微小的间隙例如0.5mm以下的间隙沿径向对置。

由此，根据本实施方式的主轴装置110A，除了抛油环140由碳纤维复合材料制成而具有第十三实施方式的效果之外，因抛油环140的圆环部143具备超过前侧轴承150的轴向内侧端面150a的长度，并与壳体100H的外周面隔着微小的间隙沿径向对置，因此还抑制加工液洒落于壳体100H时壳体100H被过度冷却，能够减小前侧轴承150的内圈151和外圈152的温度差，例如能够抑制被施加了定位预压的前侧轴承150的预压增加。

此外，本发明不限于上述第十三～第十七实施方式，能够进行适当的变形、改良等。

例如本发明的主轴装置110A，也可以作为立式主轴装置或卧式主轴装置应用，另外也可以是转角式主轴装置。

另外，抛油环140的圆盘部142也可以由沿径向分割的两个部件构成，内径侧部分由SC材料、SCM材料、SUS材料、AL材料、CU材料等金属材料形成，外径侧部分由碳纤维复合材料形成。由此，能够在离心力最大的外径侧部分抑制离心力，并且能够由机械强度较高的碳纤维复合材料抑制内径侧部分的膨胀。另外，由金属材料形成的轴套部141由与旋转轴111、螺母116、内圈152、152和内圈隔圈155相同的金属制成，因此由线膨胀系数之差所引起的延展量差较小，内圈152、152的轴向固定力不易改变。

进而，抛油环140的形状只要满足各实施方式的防水性能，就能够任意设计，例如圆盘部142的轴向端面(轴向外端面或轴向内端面)及外周面、圆环部143的外周面及内周面和轴向内端面可以形成为锥形。

另外，在轴承的dmn值为100万以下、优选为80万以下、更优选为50万以下等情况下，只要能够承受因所产生的离心力作用而产生的周向应力，作为抛油环40、140的材质，也可以使用普通主轴所使用的金属材料。

本申请是基于2011年12月27日提出的日本专利申请2011-286334、2011年12月27日提出的日本专利申请2011-286607、2012年1月6日提出的日本专利申请2012-1570、2012年1月6日提出的日本专利申请2012-1571、2012年1月6日提出的日本专利申请2012-1572而作出，其内容作为参照引入于此。

Claims (10)

1.一种主轴装置，其特征在于，包括：旋转轴；轴承，所述轴承将所述旋转轴旋转自如地支承于壳体；和抛油环，所述抛油环构成抑制液体渗入所述轴承的防水构造的至少一部分，且能够与所述旋转轴一体旋转地固定于所述旋转轴，

所述抛油环包括：

基底部，所述基底部固定于所述旋转轴；

圆盘部，所述圆盘部从所述基底部向径向外侧延伸，且隔着微小的间隙在轴向与所述壳体的轴向端面对向配置；和

圆环部，所述圆环部从所述圆盘部沿轴向延伸，且隔着微小的间隙在径向与所述壳体的外周面对向配置，

所述圆环部呈壁厚随着沿轴向远离所述圆盘部而变薄的锥形。

2.根据权利要求1所述的主轴装置，其特征在于：

所述圆环部的内周面是径向长度随着沿轴向远离所述圆盘部而变大的锥面。

3.根据权利要求1或2所述的主轴装置，其特征在于：

所述圆环部的外周面是径向长度随着沿轴向远离所述圆盘部而变小的锥面。

4.根据权利要求1或2所述的主轴装置，其特征在于：

在沿径向与所述圆环部对置的所述壳体的外周面上，至少设有一个凹进去的圆周槽，

所述圆周槽的所述圆盘部侧的端部在轴向上被所述圆环部遮盖。

5.根据权利要求3所述的主轴装置，其特征在于：

在沿径向与所述圆环部对置的所述壳体的外周面上，至少设有一个凹进去的圆周槽，

所述圆周槽的所述圆盘部侧的端部在轴向上被所述圆环部遮盖。

6.根据权利要求1或2所述的主轴装置，其特征在于：

所述基底部隔着微小的间隙在径向与所述壳体的内周面对向配置，

所述壳体具有：设于所述内周面的凹进去的环状槽；和连通所述环状槽与所述外周面的连通孔。

7.根据权利要求3所述的主轴装置，其特征在于：

所述基底部隔着微小的间隙在径向与所述壳体的内周面对向配置，

所述壳体具有：设于所述内周面的凹进去的环状槽；和连通所述环状槽与所述外周面的连通孔。

8.根据权利要求5所述的主轴装置，其特征在于：

所述基底部隔着微小的间隙在径向与所述壳体的内周面对向配置，

所述壳体具有：设于所述内周面的凹进去的环状槽；和连通所述环状槽与所述外周面的连通孔。

9.根据权利要求1或2所述的主轴装置，其特征在于：

所述抛油环的至少一部分由碳纤维复合材料制成。

10.根据权利要求6所述的主轴装置，其特征在于：

所述抛油环的至少一部分由碳纤维复合材料制成。