JP2004306157A

JP2004306157A - 工作機械用主軸装置

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Publication number: JP2004306157A
Application number: JP2003099469A
Authority: JP
Inventors: Toru Takada; 亨高田
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2003-04-02
Filing date: 2003-04-02
Publication date: 2004-11-04
Also published as: DE102004015594B4; DE102004015594A1

Abstract

【課題】非回転の供給パイプ２０からチャック機構１０へのオイルミストの供給を外に漏出することなく確実に行う。
【解決手段】主軸３に、その軸心を貫通してチャック機構１０にまで連通する挿通孔を穿設し、前記挿通孔にドローバー９を挿通し、該ドローバー９の先端部をチャック機構１０に臨ませ、非回転の供給パイプ２０をドローバー９の軸心に沿って基端から先端部まで延びるように設ける。その先端部に非接触型のメカニカルシール３０としてのシールパッド３０ａをベローズバネ６０を介して支承し、シールパッド３０ａのシール面３０ｃをチャック機構１０の上端の接続パイプ２１の上端面２１ｂと微小隙間を介して対面させる。主軸３の基端の外側から供給されるオイルミストを、供給パイプ２０からチャック機構１０内の流通路２１ａを介して工具まで供給する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、先端に工具が装着された主軸を回転駆動し、この回転する工具によりワークを加工する工作機械用主軸装置に係り、より詳しくは、工具の先端からオイルミストを噴出させて、加工時の潤滑、切削屑の除去及び工具等の冷却を効率よく実行できる構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の工作機械用主軸装置１００として、特許文献１に開示され、図１２に示すように、中空円筒状のハウジング１０１内に主軸１０２とそれを回転駆動させる駆動モータ１０３とが内蔵されたビルトインタイプとして構成され、ハウジング１０１の基部はエンドフィッティング１０４ａ，１０４ｂにボルトにて固定されている。前記主軸１０２の先端部及び中間部はベアリング１０５、１０６にて回転自在に支持されている。主軸１０２の内径には周知の構造のドローバー１０７が軸線方向に進退動可能に配置されており、ドローバー１０７の先端側は、主軸１０２の先端のテーパ孔に嵌まる工具ホルダ１２０の基端に取付けられたプルスタッド１２１に対して着脱可能に嵌まり、ドローバー１０７の引き込みにより周知の構成のクランプ手段にて脱落不能に連結されている。
【０００３】
前記ドローバー１０７の内径（中心部）には、基端から先端まで軸線に沿って貫通する挿通孔が穿設されると共に、この挿通孔内には、非回転の供給パイプ１０９がドローバー１０７の内径の軸線に沿って基端から先端部に延びるように配置されている。そして、この供給パイプ１０９の外周先端部とドローバー１０７の内径との間には軸受１１１が配置されて、供給パイプ１０９をドローバー１０７に対して半径方向に支承している。また、供給パイプ１０９の上端は主軸１０２の後端側にて配置された前記エンドフィッティング１０４ｂのミスト供給部１１０に接続、連通されている。
【０００４】
一方、供給パイプ１０９の下端部と、前記プルスタッド１２１を掴むチャック機構１０８における上向きに延びる接続パイプ１２２との間にラビリンスシール部１２３が設けられ、ミスト供給部１１０から供給されたオイルミストは、供給パイプ１０９から接続パイプ１２２、プルスタッド１２１の各内径の流通路１２２ａ，１２１ａ，１２０ａを介して工具１２４内の通路を通り、当該工具１２４の先端の切削加工用刃部近傍の吐出口１２５から外に噴出されるように構成されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１５０２９５号公報（図１参照）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、オイルミストは、高圧空気に微小量の切削油を混入して霧状にしたものであるため、前記供給パイプ１０９の下端から接続パイプ１２２への接続箇所に設けられたラビリンスシール部１２３で漏れ出す量が大きく、工具１２４の先端まで到達するオイルミスト量が少なくなるという問題があった。
【０００７】
また、前記ラビリンスシール部１２３より上方に配置する軸受１１１をジャーナル型の静圧軸受にて構成した場合は、そのためのエア消費量が多くなり、ランニングコストが高くなるという問題があった。
【０００８】
さらに、前記供給パイプ１０９の下端部から漏れ出したオイルミストが主軸１０２の内径部に滞留するため、前記ラビリンスシール部１２３の性能が劣化し易いし、軸受部の故障が発生し易いという問題があった。
【０００９】
本発明は、前記従来の問題点を解決すべくなされたものであって、オイルミストの供給パイプからの漏れ量が少なく、また、漏出したオイルミストを速やかに主軸より外に排出できるようにした工作機械用主軸装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明の工作機械用主軸装置は、先端部に工具把持機構により工具ホルダが装着され、回転駆動されるように設けられた主軸に、その軸心を貫通して前記工具把持機構にまで連通する挿通孔を穿設し、前記挿通孔にドローバーを挿通し、該ドローバーの先端部を前記工具把持機構に臨ませ、非回転の流通管を前記ドローバーの軸心に沿って基端から先端部まで延びるように設けると共に、その先端部にメカニカルシールを設け、前記主軸の基端の外側から供給されるオイルミストを、前記流通管から前記工具把持機構内の流通路を介して工具まで供給するように構成したものである。
【００１１】
そして、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の工作機械用主軸装置において、前記メカニカルシールを非接触型に構成したものである。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の工作機械用主軸装置において、前記メカニカルシールのシール部材はバネ手段により支承されていることを特徴とするものである。
【００１３】
他方、請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の工作機械用主軸装置において、前記メカニカルシールのシール部材はベローズバネまたはダイアフラムによって支承されていることを特徴とするものである。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の工作機械用主軸装置において、前記メカニカルシールの外周部近傍の回転側内面は、オイルミストを落下させるために、下向き拡大状のテーパー面もしくはらせん溝を有するものである。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の工作機械用主軸装置において、メカニカルシールの外周部近傍の回転側内面から前記主軸内に形成された排出孔を介して外気に連通しているものである。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の工作機械用主軸装置において、前記流通管を、前記主軸軸線と平行状に移動する移動手段を備えたものである。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７のいずれかに記載の工作機械用主軸装置において、前記工具が装着される工具ホルダ内に形成される流通路のうち、直径の大きい拡大部には、その細い直径の流通路とほぼ同一直径の弾性的流路体を介挿したものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を具体化した実施形態について説明する。図１は第１実施形態における工作機械の主軸装置の縦断面図、図２は第１実施形態の要部拡大断面図、図３はメカニカルシール部の第１実施形態の部分拡大断面図、図４は第２実施形態の要部拡大図、図５はメカニカルシール部の第２実施形態の部分拡大断面図、図６（ａ）はメカニカルシールのシール面の実施形態を示す図３などのＢ−Ｂ線矢視下面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＶＩｂ −ＶＩｂ線矢視断面図、図６（ｃ）はシール面の他の実施形態を示す下面図、図７は作用説明図である。
【００１９】
図１に示す第１実施形態の主軸装置１は、上下に長い中空円筒状のハウジング２内に、主軸３とその主軸３を回転駆動させるためのモータ４とを内蔵するビルトインタイプとして構成されているものである。主軸３の先端部分及び中間部分はラジアル軸受５，６によってハウジング２に対して回転自在に軸支されている。主軸３の先端部端面の中心には工具ホルダ１３における円錐台形状のシャンク部が密接して嵌まり得るホルダ取付け孔（テーパー孔）３ａが穿設されている。
【００２０】
前記２つのラジアル軸受５および６にて支承されている部分の略中間には、主軸３側にロータ７が配置され、ハウジング２の内周側にステータ８が配置されることによりモータ４が構成されている。
【００２１】
主軸３の軸心には基端から先端部にわたって挿通孔３ｂが穿設され、該挿通孔３ｂ内には主軸３の基端側から先端側に延びる周知の構成のドローバー９が進退動可能に挿通されている。主軸３内の先端側には前記ドローバー９より先端側に工具把持機構としてのチャック機構１０が配置され、また、主軸３の内の基端側には前記ドローバー９を後退方向に付勢するコイルバネ１１が配置されている。
【００２２】
一方、切削加工用の工具１２は工具ホルダ１３の先端側に取付けられており、その工具ホルダ１３には、その基端（図示実施形態で上端側）にプルスタッド１４を備えている。前記ドローバー９が主軸３内で図示しない駆動機構により上下移動する。そして、ドローバーが上昇すると工具把持機構としてのチャック機構１０が鋼球１６を介して工具ホルダ１３のプルスタッド１４を把持して引き込み、工具１２が主軸３の先端側に装着されるように構成されている。
【００２３】
前記プルスタッド１４、工具ホルダ１３及び工具１２の内部には、軸心に沿って流路１４ａ、１３ａ、１２ａが各々穿設されており、工具１２の先端部にある切削加工用刃部の近傍には、前記流路１２ａに連通する吐出孔１５が備えられている。
【００２４】
前記ドローバー９の軸心に沿って先端から基端まで連通する長孔９ａには、オイルミストを供給するための流通管としての供給パイプ２０が前記ドローバー９に対して相対的に非回転となるように配置される。供給パイプ２０の先端側（図１の下端側）には、転がり軸受２２の内輪部が挿入されて、ロックナット２３により固定される一方、転がり軸受２２の外輪部はスリーブ２２ａの内径部に挿入されている。このスリーブ２２ａの外径部はドローバー９の内径部に摺動可能に被嵌されて、供給パイプ２０の先端部（下端部）を半径方向に振れないように支承されている（図２、図３参照）。
【００２５】
前記ロックナットの外周２３ａとスリーブ２２ａの内周部２２ｂとではラビリンスシール２３ｃが構成されて、オイルミストや埃等が転がり軸受２２内に侵入するのを防止している（図３参照）。
【００２６】
供給パイプ２０の外周下端側には、シール部材としてのシールパッド３０ａが供給パイプ２０の下端側外径部によって軸線方向に摺動可能に被嵌されている。他方、ドローバー９の先端部側には、チャック機構１０における１部品としての接続パイプ２１が脱落防止用のピン２４を介して接続されており、供給パイプ２０の軸心方向に貫通する流通路２０ａと、接続パイプ２１の軸心に沿って貫通する流路２１ａと、シールパッド３０ａの軸心に沿って貫通する流路３０ｂと、プルスタッド１４の軸心方向に貫通する流路１４ａとは連通するように一直線状に配置されている。前記シールパッド３０ａと前記接続パイプ２１の上端面２１ｂとは、非接触状態を保持して相対向することにより、非接触型のメカニカルシール３０を構成して、オイルミスト供給路としての前記流路２１ａ及び流路３０ｂからの流体（オイルミスト）が、前記接続パイプ２１の上端面２１ｂとの間で半径外方向に漏出するのを防止できるようにしている（図２、図３参照）。
【００２７】
メカニカルシール３０の第１実施形態の形態は、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すごとく、前記シールパッド３０ａのシール面（下端面）３０ｃには、複数（実施例では８本）の溝３０ｄが放射状であって、中心側の流路３０ｂには連通するがシールパッド３０ａの外周縁には届かない長さで形成されており、前記接続パイプ２１の上端面２１ｂとの間でいわゆる静圧スラスト型軸受を構成するものである。
【００２８】
そして、シールパッド３０ａは、前記ロックナット２３の下端に一端が固定されたバネ手段としてのベローズバネ６０の下端に支承されている。前記流通路２０ａ側の圧力が大気圧に等しい状態（初期設定）では、シールパッド３０ａのシール面（下端面）３０ｃと接続パイプ２１の上端面２１ｂとの間に微小量の隙間が形成されるか、圧接されるようにセットされている。このため、シールパッド３０ａが軸線方向に摺動可能であり、単位面積当り所定圧力Ｐのオイルミストが断面積Ａ１の流路３０ｂに供給されると、シールパッド３０ａの大径である断面積Ａ２の内端面３０ｅには（Ａ２−Ａ１）×Ｐの下向き力が作用する。一方、オイルミストの圧力Ｐにより前記シール面（下端面）３０ｃと上端面２１ｂとの間隙を開こうとする力が上向きに作用する（図７の圧力分布参照）。この上向きの力と前記下向きの力とがバランスし、前記メカニカルシール３０の箇所でオイルミストが半径外方向に漏出する量を極少量に押えることができる。さらに、前記シールパッド３０ａを供給パイプ２０に支承するバネ手段がベローズバネ６０である場合には、シールパッド３０ａの上端と供給パイプ２０の外周との隙間が、ベローズバネ６０の内径にて密封されることになり、メカニカルシール３０の箇所以外からオイルミストが漏出しないという効果を奏する。
【００２９】
なお、ドローバー９の内径部であって、前記バネ手段としてのベローズバネ６０の外周近傍を下側（メカニカルシール３０に接近する側）に行くに従って直径が大きくなるテーパー部６１に形成する。そして、ドローバー９の半径方向に穿設した流路９ｂが、前記テーパー部６１と主軸３に穿設された排出路６２とに連通しており、前記メカニカルシール３０からテーパー部６１に漏出した少量のオイルミストを主軸装置１外に排出されるように構成されている。
【００３０】
また、ドローバー９の内径部と接続パイプ２１の連結のためのピン２４との間に装架したコイルバネ２５により、当該接続パイプ２１を下向きに押圧し、接続パイプ２１の下端に設けたシール部材２６をプルスタッド１４の上端面に押圧し、また、ドローバー９の内径面と接続パイプ２１の外径面との間のオーリング２８により隙間から漏出するオイルミストの漏れを防止している（図２参照）。
【００３１】
ハウジング２の上端は支持部材３２を介してボルト３３にてエンドフィッティング３１に固定されている。前記供給パイプ２０の上端部（基端部）は、支持部材３２に穿設した孔に挿入され、エンドフィッティング３１に開口した流体供給部３４に連通接続されている。なお、供給パイプ２０の外周は支持部材３２に対してＯリング３５，３６を介して密着されて流体の漏れ出しが防止できるように構成されており、且つ支持部材３２に装着した固定ピン３７は、その先端が供給パイプ２０の外周に凹み形成された凹部に止まるように配置されているので、供給パイプ２０が脱落しないように支持されている。
【００３２】
従って、供給パイプ２０の上端側は支持部材３２に対して上下方向に移動不能に固定支持され、且つ半径方向にはＯリング３５，３６の弾性変形の範囲内で回動可能に配置されている。
【００３３】
次に、上記構成の工作機械用主軸装置のオイルミスト供給作用について説明する。図示しないミスト供給装置から前記エンドフィッティング３１の流体供給部３４に供給されたオイルミストは供給パイプ２０内の流通路２０ａを経由して接続パイプ２１にまで到達する。主軸３がモータ４により回転駆動されていても、それと一体的に回転するドローバー９の内径部において、供給パイプ２０はその外周と軸受２２を介して回転可能に支承されているから、当該供給パイプ２０は非回転状態に保持される結果、その内径の流通路２０ａを通過するオイルミストは、主軸３の回転による遠心力の影響を受けることがなく、供給パイプ２０、ひいては主軸３の軸線方向の長さが長くても、ミスト状の切削油が高圧空気と分離せずに接続パイプ２１の箇所まで到達できるのである。
【００３４】
そして、供給パイプ２０の下端から前記接続パイプ２１への連通箇所においてシールパッド３０ａの内面端部３０ｅにオイルミストと共に供給されるエア圧力が加わると、当該シールパッド３０ａは下方に摺動する。このシールパッド３０ａの摺動部からのオイルミストの漏れは、ベローズバネ６０によって防止される。そして、この時、シールパッド３０ａのシール面（下端面）３０ｃに形成されている複数の溝３０ｄ内にもエアが供給されるので、前記接続パイプ２１の先端部（上端面）２１ａとの隙間を数μｍ〜数十μｍに保持し、ドローバー９内径側へのオイルミストの漏出を防止できる。このように、シールパッド３０ａのシール面（下端面）３０ｃと接続パイプ２１の先端部（上端面）２１ａとは非接触状態にあるので、両部品の摩耗の心配がない。
【００３５】
前記接続パイプ２１からのオイルミストは、接続パイプ２１の流路２１ａから、プルスタッド１４、工具ホルダ１３及び工具１２の内径部に設けられた流路１４ａ，１３ａ，１２ａを経由して工具１２の先端部の切削加工用刃部近傍の吐出孔１５より外部に吐出される。シールパッド３０ａは、ベローズバネ６０によって軸線方向に摺動可能に保持されているので、僅かなオイルミストの供給圧力によって摺動でき、適切な隙間がメカニカルシール３０のシールパッド３０ａのシール面（下端面）３０ｃと接続パイプ２１の先端部（上端面）２１ｂとで構成可能となるのである。
【００３６】
メカニカルシール３０から僅かに漏れ出したオイルミストは、ドローバー９の内径部下端側のテーパー部６１の下端に集められる。そして、この集められたオイルミストは、流通路９ａ、主軸３に穿設されている排出路６２を経由して主軸外へ速やかに排出される。
【００３７】
前記メカニカルシール３０の保持には、ベローズバネ６０に代えてコイルバネを使用しても良い。また、メカニカルシール３０のシールパッド３０ａのシール面（下端面）３０ｃには、前記複数の溝３０ｄに代えて、図６（ｃ）に示すような同心円状のポケット３０ｅを凹み形成しても良いし、その他の静圧型スラスト軸受を構成する形式にしても良い。
【００３８】
図４及び図５は、本発明の第２実施形態を示し、第１実施形態と同じ箇所（部品）には同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分（部品）について説明すると、前記シールパッド３０ａは、一方が前記ロックナット２３の下端に固定される平板状（円輪板状）のダイヤフラム６３によって支持されているので非回転である。これにより、シールパッド３０ａの大径である内端面３０ｅに僅かな圧力が作用した状態でも軸線方向に摺動可能に保持される。シールパッド３０ａの上端とロックナット２３の下端とは前記円輪板状のダイヤフラム６３により封止されているから、当該メカニカルシール３０の上端側からドローバー９の内径方向にオイルミストが漏れ出さない構成とすることができる（図５参照）。
【００３９】
なお、オイルミストの供給圧が高い場合、ダイヤフラム６３の断面形状を波状にすると、ダイヤフラム６３の板厚さを内圧に耐えるように厚くしても軸方向のバネ定数が小さくなり、軸方向に摺動可能な長さを長くすることができる。
【００４０】
この実施形態では、ドローバー９の下端側において、供給パイプ２０の軸線方向に貫通する流通路２０ａと、シールパッド３０ａの軸線方向に貫通する流路３０ｂと、プルスタッド１４の軸線方向に貫通する流路１４ａとが一直線状に連通するように配置されている。供給パイプ２０の下端側外径部によって軸線方向に摺動可能に案内されるシールパッド３０ａの下端面（シール面）３０ｃはプルスタッド１４の上端面１４ｂに対して非接触状態で相対向され、前記の第１実施形態と同様なメカニカルシールの作用により、ミスト供給路としての前記流通路２０ａ及び流路１４ａからの流体（オイルミスト）の漏れを防止できるように構成されている（図５参照）。
【００４１】
この構成によれば、前記第１実施形態と同様に、図示しないオイルミスト供給装置から供給されたオイルミストは供給パイプ２０からシールパッド３０ａの流路３０ｂを介してプルスタッド１４の流路１４ａに流れ込むが、供給パイプ２０及びシールパッド３０ａが非回転であるから、前記の実施形態と同様に回転の影響力を受けずにプルスタッド１４の流路１４ａにオイルミストを供給できる。このとき、第１実施形態に比べて接続パイプが省略されているため、オイルミスト供給経路の長さがそれだけ短くなり、回転による影響力をより一層受け難くできる。
【００４２】
図８及び図９は、第３の実施形態を示し、この実施形態は、いわゆる２面拘束型ツールシャンク部を有する工具ホルダ５３が装着できる主軸３に対して適用したものである。即ち、工具ホルダ５３は、主軸３のテーパー孔３ａに対して密着するテーパー部（シャンク部）５３ｂと、フランジ部の端面５３ｃが主軸３の端面３ｄと密接するように構成されている。主軸３の前記テーパー孔３ａに続く中心孔内には軸線方向に起動可能に挿通されているドローバー９の細径の先端部５４がチャック機構５１の一部品としてのスリーブ５２に螺合等にて連結されており、該スリーブ５２に被嵌するコレット５０を介して工具ホルダ５３が着脱可能に装着されている。
【００４３】
一方、ハウジング２の上端は支持部材４０がボルト４０ａによって固定されている。支持部材４０に案内部材４１がボルト４１ａによって固定されている。案内部材４１に穿設された内径部にエンドフィッティング４２の外径部４２ａが挿入され、エンドフィッティング４２を軸線方向に摺動可能に案内している。前記ドローバー９に内装される非回転の供給パイプ２０の上端はエンドフィッティング４２に固定され、流体供給部４３に連通している。
【００４４】
支持部材４０の上端に固定されたブラケット４４、４５にて前記エンドフィッティング４２を上下動可能に被嵌する。エンドフィッティング４２の上端に連結したジョイント４７を、ブラケット４５の上面に固定されたエアシリンダ４６に連結し、このエアシリンダ４６の駆動にてエンドフィッティング４２と供給パイプ２０とを軸線方向（上下方向）に移動可能に構成されている。
【００４５】
そして、ドローバー９の内径部の下端側において、前記供給パイプ２０の下端には、前記第１実施形態または第２実施形態と同様の構成のメカニカルシール３０を配置する（図９参照）。その場合、メカニカルシール３０のシールパッド３０ａの下端面（シール面）３０ｃは、前記細径の先端部５４の後端（上端）に固定された回転側シール部材７０の上端面と微小隙間を隔てて相対面させるのである（図９参照）。
【００４６】
なお、ハウジング２の下端面に取付けられた蓋体５５には、その側面にエア供給部５６が設けられ、蓋体５５内に穿設されたエア流路５７、５８に連通している。一方のエア流路５７は前記主軸３の端面３ｄに環状に穿設された溝３ｅから工具ホルダ５３のフランジ部の端面５３ｃ方向に開放されている。他方のエア流路５８は主軸３の内径先端部から前記テーパー孔３ａに連通されており、図示しない圧縮空気供給源からのエアがエア供給部５６、エア流路５７、５８を介して前記端面５３ｃ及びテーパー孔３ａ等に放出されて、それらの箇所に付着する切粉や塵、切削油等を吹き飛ばすように構成されている（図９参照）。
【００４７】
この実施形態では、工具ホルダ５３の交換のためのチャック機構５１が上下移動するドローバー９の下端側に装着されており、このドローバー９の下端の細径の先端部５４の後端（上端）と前記供給パイプ２０の下端側との間にメカニカルシール３０を設けているから、工具ホルダ５３の交換時、特に工具ホルダ５３が無い場合に、ドローバー９を上昇させるから、その上昇により、供給パイプ２０の下端側のシールパッド３０ａを突き上げてしまうと、供給パイプ２０が曲がり変形したり、シールパッド３０ａの下端面（シール面）３０ｃが傷つくなどの破損事故が発生するので、前記工具ホルダ５３の交換時には、エアシリンダ４６を予め作動させて、供給パイプ２０ごとシールパッド３０ａを所定距離だけ引き上げておくのである。これにより、前記の不測の事故を防止できるのである。
【００４８】
この実施形態でも、工具ホルダ５３のチャック機構５１に対して前記第２実施形態と同じく供給パイプ２０の軸心側の流通路２０ａの先端部がシールパッド３０ａの内径の流路３０ｂを介してドローバー９の細径の先端部５４に形成された流路５４ａに隣接連通するように配置され、該流路５４ａは前記スリーブ５２に軸線に沿って貫通された流路５９ａを介して工具ホルダ５３の流路５３ａに連通し（図９参照）、さらに図示しないが、工具ホルダ５３先端部の工具の内径部に設けられた流路を経由して、オイルミストが、工具の先端部の切削加工用刃部近傍の吐出孔より外部に吐出される。
【００４９】
この実施形態においても、メカニカルシール３０としてのシールパッド３０ａは、流通管としての供給パイプ２０に対してベローズバネ６０によって保持しても良いし、ダイヤフラム６５等のバネ手段にて保持しても良い。
【００５０】
なお、図１０に示すように、工具ホルダ１３において、その上端側にプルスタッド１４を取り付けるために、工具ホルダ１３のテーパー部の内径を大径部１３ｂに形成してプルスタッド１４の基端を螺合していた。また、工具ホルダ１３の下端の工具１２の取り付け箇所でも大径部１３ｃに形成する必要があった。しかしながら、プルスタッド１４の軸線方向に貫通する流路１４ａや工具ホルダ１３の軸線方向に貫通する流路１３ａの直径は、その上流側の供給パイプ２０の内径と略同じに形成していた。そうすると、小径の流路１４ａ，１３ａから流れるオイルミストが大径部１３ｂ，１３ｃに入ると、遠心力によりオイルミストが当該大径部１３ｂ，１３ｃの円周壁面に付着し易くなり、工具１２の回転中に、オイルミストが液状となって大径部１３ｂ，１３ｃに滞留し、オイルミストが工具１２の先端の吐出孔１５から吐出でき難くなる。また、回転を停止すると、大径部１３ｂ，１３ｃに滞留したオイルミストが大量に工具１２の先端の吐出孔１５から流出して周囲を汚染するという問題があった。このような問題は図１１に示す工具ホルダ５３の内径部のうち、小径の流路５３ａと工具１２の上端との間の大径部５３ｂの箇所でも発生するのであった。そこで、前記大径部１３ｂには弾性的流路体を介挿する。その実施形態としては、合成樹脂製等の弾性体７１を介挿し、この弾性体７１の内径の流路７１ａの直径をその上下に隣接する流路１４ａ，１３ａと略等しく設定する。また、弾性体の他の実施形態として内径が前記流路１４ａ，１３ａの直径と略等しくした複数の筒体が伸縮移動可能に連結されたテレスコピック体７２を前記大径部内に介挿しても良い。また図１１に示すように、テレスコピック体７２の上下端部を、そのテレスコピック体７２の外周に設けたコイルばね７３にて大径部もしくは工具端面等の上下端面に押しつけるようにする。さらには、テレスコピック体７２と弾性体７１とを併用するようにしても良いのである。このようにすれば、回転体の遠心力による悪影響を減少させることができるのである。
【００５１】
前記第１実施形態〜第３実施形態において、ドローバー９の内径部下端側を下向きに広がるテーパー部６１に形成することにより、テーパー部６１に付着していたオイルミストの油滴が、重力とドローバー９の回転遠心力にて、主軸の排出路６２側に流れることが促進され、前記メカニカルシール３０の近傍にオイルミストが溜まることを防止できる。そのような作用を有する構成として、前記テーパー部６１に螺旋溝を形成して良いし、テーパー部６１に代えてストレート状の内径部に螺旋溝を形成しても良い。
【００５２】
【発明の効果】
以上に詳述したように、請求項１に記載の発明の工作機械用主軸装置は、先端部に工具把持機構により工具ホルダが装着され、回転駆動されるように設けられた主軸に、その軸心を貫通して前記工具把持機構にまで連通する挿通孔を穿設し、前記挿通孔にドローバーを挿通し、該ドローバーの先端部を前記工具把持機構に臨ませ、非回転の流通管を前記ドローバーの軸心に沿って基端から先端部まで延びるように設けると共に、その先端部にメカニカルシールを設け、前記主軸の基端の外側から供給されるオイルミストを、前記流通管から前記工具把持機構内の流通路を介して工具まで供給するように構成したものである。
【００５３】
したがって、主軸及びドローバーが高速回転しても、流通管は非回転であるから、その管内を通過させる間にオイルミストに前記高速回転による遠心力の影響を与えることがなく、オイルミスト中の切削油をミスト状のまま、所定量を工具まで到達させて、所定の潤滑に役立てることができるという効果を奏する。また、非回転の流通管の先端と回転する工具把持機構の端面と間にメカニカルシールを設けることで、流通管内のオイルミストが工具把持機構の外周側に漏れ出すことを確実に防止でき、流通管を介して供給されたオイルミストを工具先端まで無駄なく届けることができる。
【００５４】
そして、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の工作機械用主軸装置において、前記メカニカルシールは非接触型に構成したものであるから、非回転側に設けられたメカニカルシールのシール部材が回転側の端面と接触せず、シールに必要な隙間をバランス良く維持できるから、シール部材が摩耗劣化することがないという効果を奏する。
【００５５】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の工作機械用主軸装置において、前記メカニカルシールのシール部材はバネ手段により支承されていることを特徴とするものであるから、非回転側に設けられたメカニカルシールのシール部材が回転側の端面と接触しないか、または接触しても、その接触圧を微小になるように調節できる結果、シール部材が摩耗劣化を一層少なくでき、且つシールに必要な隙間をバランス良く維持できるという効果を奏する。
【００５６】
他方、請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の工作機械用主軸装置において、前記メカニカルシールのシール部材は、ベローズバネまたはダイアフラムによって支承されている場合には、前記シール部材が摩耗劣化を少なくすることができると共に、シール面以外の箇所からのオイルミストの漏れ出しを防止できるという効果を奏する。また、ダイアフラムは流通管の軸線方向に短い形態であるから、工作機械用主軸装置をコンパクトにできるという効果も奏する。
【００５７】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の工作機械用主軸装置において、前記メカニカルシールの外周部近傍の回転側内面は、オイルミストを落下させるために、下向き拡大状のテーパー面もしくは螺旋溝を有するものであるから、メカニカルシールの外周部近傍の回転側内面付着したオイルミストは主軸の回転時に下向き拡大状のテーパー面もしくは螺旋溝を伝って下方に速やかに排出でき、流通管の供給側にオイルミストが戻ることを防止できる。
【００５８】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の工作機械用主軸装置において、メカニカルシールの外周部近傍の回転側内面から前記主軸内に形成された排出孔を介して外気に連通しているものであるから、オイルミストが主軸内に滞留し難く、主軸外に速やかに排出できるという効果を奏する。
【００５９】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の工作機械用主軸装置において、前記流通管を、前記主軸軸線と平行状に移動する移動手段を備えたものであるから、オイルミストを供給しない時や、工具の交換等において主軸に工具ホルダが把持されていない時にメカニカルシールのシール部材が工具把持機構の端面から離して、破損を防止できるという効果を奏する。
【００６０】
請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７のいずれかに記載の工作機械用主軸装置において、前記工具が装着される工具ホルダ内に形成される流通路のうち、直径の大きい拡大部には、その細い直径の流通路とほぼ同一直径の弾性的流路体を介挿したものである。
【００６１】
このように構成すれば、オイルミストを流通路内で溜まり難くして工具側への流通を円滑にできるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の主軸の縦断面図である。
【図２】第１実施形態の要部拡大断面図である。
【図３】メカニカルシール部の第１実施形態の部分拡大断面図である。
【図４】第２実施形態の要部拡大断面図である。
【図５】メカニカルシール部の第２実施形態の部分拡大断面図である。
【図６】（ａ）はメカニカルシールのシール面の実施形態を示す図３などのＢ−Ｂ線矢視下面図、（ｂ）は図６（ａ）のＶＩｂ −ＶＩｂ線矢視断面図、（ｃ）はシール面の他の実施形態を示す下面図である。
【図７】作用説明図である。
【図８】主軸装置の第３実施形態の断面図である。
【図９】第３実施形態の要部拡大断面図である。
【図１０】工具ホルダの拡大断面図である。
【図１１】工具ホルダの他の実施形態の断面図である。
【図１２】従来例の主軸装置の縦断面図である。
【符号の説明】
２ハウジング
３主軸
４モータ
９ドローバー
１０、５１工具把持機構としてのチャック機構
１２工具
１３、５３工具ホルダ
１５吐出孔
２０流通管としての供給パイプ
２１接続パイプ
３０メカニカルシール
３０ａシールパッド
３０ｃシール面
３０ｄ溝
３０ｅポケット
６０ベローズバネ
６１テーパー面
６３ダイヤフラム

Claims

先端部に工具把持機構により工具ホルダが装着され、回転駆動されるように設けられた主軸に、その軸心を貫通して前記工具把持機構にまで連通する挿通孔を穿設し、
前記挿通孔にドローバーを挿通し、該ドローバーの先端部を前記工具把持機構に臨ませ、
非回転の流通管を前記ドローバーの軸心に沿って基端から先端部まで延びるように設けると共に、その先端部にメカニカルシールを設け、
前記主軸の基端の外側から供給されるオイルミストを、前記流通管から前記工具把持機構内の流通路を介して工具まで供給するように構成したことを特徴とする工作機械用主軸装置。
前記メカニカルシールは非接触型に構成したことを特徴とする請求項１に記載の工作機械用主軸装置。
前記メカニカルシールのシール部材はバネ手段により支承されていることを特徴とする請求項１または２に記載の工作機械用主軸装置。
前記メカニカルシールのシール部材はベローズバネまたはダイアフラムによって支承されていることを特徴とする請求項１または２に記載の工作機械用主軸装置。
前記メカニカルシールの外周部近傍の回転側内面は、オイルミストを落下させるために、下向き拡大状のテーパー面もしくはらせん溝を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の工作機械用主軸装置。
メカニカルシールの外周部近傍の回転側内面から前記主軸内に形成された排出孔を介して外気に連通していることを特徴とする請求項５に記載の工作機械用主軸装置。
前記流通管を、前記主軸軸線と平行状に移動する移動手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の工作機械用主軸装置。
前記工具が装着される工具ホルダ内に形成される流通路のうち、直径の大きい拡大部には、その細い直径の流通路とほぼ同一直径の弾性的流路体を介挿したことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の工作機械用主軸装置。