JP2005118941A - 主軸装置のシ−ル構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 主軸装置の軸受の寿命を長くする軸受部のラビリンス構造。
【解決手段】 回転工具２をフランジ３により先端に固着した主軸１を回転自在に支持する軸受９を構成する外輪６を押さえる外輪押さえ間座１０を収納する内輪締付間座１１の外周環状体１１ａの外周に溝１１ｄを設け、該内内輪締付間座１１に対向する環状カラ−１３の裏面に、前記溝１１ａに到達できる長さを有する溝１３ａを設けることにより、主軸に軸承された回転工具２とワ−クの加工点に供給されたられた研削液が内輪締付間座１１に付着しても、回転の遠心力により内輪締付間座１１の溝１１ａを伝わって環状カラ−１３の裏面へと飛散し、環状カラ−１３裏面に付着した研削液も環状カラ−１３の回転による遠心力により溝１３ａを通って環状カラ−の外方へと飛散されるので、研削液が軸受９のラビリンス１２に侵入する機会が減少する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、研削装置や切削装置等の主軸装置のシ−ル構造に関する。特に、主軸装置の軸受の寿命が長いオイルシ−ル構造に関する。

研削装置や切削装置等の工作機械の主軸装置１００としては、図５に示すように、回転工具（例えば砥石車）２をフランジ３により先端に固着した主軸１をハウジング４の軸受収容部５に配置された複数の玉８を設けた玉軸受９に軸受し、この玉軸受９の回転工具側を締付けナット１１で蓋をし、前記主軸１を図示されていないモ−タで駆動する構造が一般的に採られている。図５中、１６はシ−リングスリ−ブ、１７は工具締付ナット、１８は安全カバ−である。

玉軸受には、主軸の回転を円滑にするため、グリ−ス等の潤滑油が供給される。玉軸受内に供給された潤滑油が回転工具側外部に漏れないよう玉軸受を構成する外輪と内輪と玉から形成される空間に外輪端面の軌道面から内輪の軌道面に向けてシ−ル材を設けたラビリンス構造によるオイルシ−ルド機構が採られている。例えば、図６に示すように、オイルシ−ルド機構を有するアンギュラ玉軸受１１１として、内周の軸方向略中央に軌道面１１２ａを有すると共に前記軌道面の軸方向片側の内径面にカウンタボア１１２ｂを備えた外輪１１２と、外周に軌道面１１３ａを有する内輪１１３と、前記外輪１１２の軌道面と内輪１１３の軌道面との間に転動自在に配置された複数の玉１１４と、これらの玉を周方向において所定間隔に保持する保持器１１５とを具備するアンギュラ玉軸受１１１において、前記外輪１１２のカウンタボア側の内径面１１２ｂに装着され、前記保持器の外周面との間でラビリンスを形成するシ−ル１１６を設けたアンギュラ玉軸受が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
また、軸受の外輪端面と主軸装置の締付けナット間にオイルリングを用いてオイルシ−ルする主軸装置も通常、使用されている。
特開２００２−２６６８８３号公報

前記特許文献１に記載されるオイルシ−ル構造を有する主軸装置や従来使用されているアンギュラ軸受を用いている主軸装置を含め、オイルシ−ルの効果は十分である。しかし、主軸に回転工具を取り付け、ワ−クと回転工具間の加工点に研削液や切削液等の加工液を供給してワ−クを機械加工するに用いる主軸装置においては、加工点に供給された加工液がラビリンスの隙間を伝わって軸受内に侵入し、また、加工液が加工屑を含んで侵入することもあり、軸受の寿命を縮小するため、１〜２年で軸受を交換する必要があった。本発明は、軸受のラビリンスへの加工液の侵入が極めて減少する主軸装置のシ−ル構造を提供し、軸受の寿命を３〜５年と長くすることを目的とする。

請求項１の発明は、回転工具２をフランジ３により先端に固着した主軸１、該主軸のハウジング４の軸受収容部５に外輪６の内部軌道面６ｂと内輪７の内部軌道面７ｂ間に転動自在に配置された複数の玉８を設けた玉軸受９、前記玉軸受９の外輪端面６ａを締付ける環状の外輪押さえ間座１０、前側に外周環状体１１ａと後側に内周環状体１１ｂを有し中央に主軸１を通す円筒状空間１１ｃを有し、前記外周環状体１１ａの外周に前後に到る少なくとも一対の溝１１ｄを有し、かつ、外周環状体１１ａの裏面に内周環状体１１ｂとで形成する前記外輪押さえ間座１０を収納する環状凹部１１ｅを有する内輪締付間座１１、前記玉軸受９の外輪６の内部軌道面と内輪７の内部軌道面と前記外輪押さえ間座１０で形成されるラビリンス１２、裏面に前記内輪締間座１１の外周環状体１１ａの外周に設けた溝１１ｄに到達できる長さを有する溝１３ａが外周縁１３ｂまで少なくとも一対設けられた環状カラ−１３を前記回転工具２と内輪締付間座１１の前側間に位置する主軸１の段部位置に固定し、前記内輪締付間座１１の前面に位置する環状カラ−１３、とを備えることを特徴とする、主軸装置のシ−ル構造を提供するものである。

請求項２の発明は、前記主軸装置のシ−ル構造において、内輪締付間座１１は、外周環状体１１ａの外周に前後に到る少なくとも一対の溝１１ｄを設ける他に更に外周環状体１１ａの内周にも前後に到る少なくとも一対の溝１１ｆが設けられ、かつ、環状カラ−１３の裏面に設けられる溝１３ａは外周縁１３ｂから前記外周環状体１１ａの内周に設けられた溝１１ｅに到達できる長さを有することを特徴とする。

軸受９の内輪締付間座１１の外周に溝１１ｄを設け、裏面に溝を有するカラ−を主軸装置に増設したことにより、回転工具２とワ−ク間に供給された加工液が軸受９の内輪締付間座１１に付着しても回転している内輪締付間座１１の遠心力により付着した加工液が溝１１ｄを伝わってカラ−１３の裏面側に放出され、回転しているカラ−１３の裏面に付着した加工液は溝１３ａに集められカラ−の回転している遠心力により軸受９より遠ざかる方向へ放出される。内輪締付間座１１の内周にも溝１１ｆを設けることにより軸受９部からの加工液の逸散がより促進される。

（実施例）
以下、図を用いて本発明をさらに詳細に説明する。
図１は本発明の主軸装置軸受部のシ−ル構造を示す断面図、図２は内輪締付間座の断面図、図３は内輪締付間座を玉軸受と対向する後方側から見た斜視図、および、図４は環状カラ−の斜視図である。

図１に示す主軸装置１００において、１は主軸、２は回転工具、３はフランジ、４はハウジング、５は軸受収容部、６は外輪、６ａは外輪端面、６ｂは外輪内部軌道面、７は内輪、７ｂは内輪内部軌道面、８は玉、９は玉軸受、１０は環状の外輪押さえ間座で前記玉軸受９の外輪端面６ａを締付ける。１１は内輪締付間座、１２はラビリンスで前記玉軸受９の外輪６の内部軌道面と内輪７の内部軌道面と前記外輪押さえ間座１０で形成される。１３は環状カラ−で、前記回転工具２と内輪締付間座１１の前側間に位置する主軸１の段部に位置するようフランジ３の後部に固定される。１４は押さえ蓋である。

図２および図３に示されるように、内輪締付間座１１は、回転工具側に対向する前側に径の大きい外周環状体１１ａと後側に径の小さい内周環状体１１ｂを有し、中央に主軸を通す円筒状空間１１ｃを有する。外周環状体１１ａと内周環状体１１ｂは段部１１ｇで一体化されている。前記外周環状体１１ａの外周には前面および後面に到る少なくとも一対の溝１１ｄが設けられ、かつ、外周環状体１１ａの裏面には外周環状体１１ａの裏面凹部と内周環状体１１ｂの段部１１ｇとで環状凹部１１ｅが形成されている。前記外輪押さえ間座１０は、この環状凹部１１ｅ内に収納される。内輪締付間座１１の前記外周環状体１１ａの内周面にも図２に仮想線で示されるように溝１１ｆを一対以上設けるのがよい。

溝１１ｄおよび溝１１ｆは少なくとも１対設けられる。これら溝は２〜８対であってもよい。溝の深さは１〜５ｍｍ、溝幅は２〜８ｍｍで、溝の方向は、３０〜６０度の対角に直線または円弧状に設けるとよい。図２に示す高さが２０ｍｍの内輪締付間座１１は、外周環状体１１ａの外径が７０ｍｍ、内径が４４ｍｍ、高さ９ｍｍ、内周環状体１１ｂの外径が４２ｍｍ、内径（円筒状空間の外径でもある）が３５ｍｍ、高さ７ｍｍ、段部１１ｇの外径が５２ｍｍのものである。

図４に示すように、環状カラ−１３は軸受側に対向する裏面にリングの途中１３ｃから外周縁１３ｂに到るまでの長さを有する溝１３ａを少なくとも１対設ける。この溝１３ａの長さは、前記内輪締間座１１の外周環状体１１ａの外周に設けた溝１１ｄに到達できる長さを有する。通常、リング幅の２／３前後の長さ程度設けられる。
溝１３ａの向きは、環状リング１３の裏面の回転進行方向に対し、溝１３ａの根元部から外周縁に向かっての方向が同じ方向となるように設ける。溝１３ａの深さは１〜５ｍｍで、環状カラ−１３の厚みの３／４以下であり、溝幅は２〜８ｍｍである。

図５に示されるステンレスＳ４５Ｃ製環状カラ−１３は、厚みが２．２ｍｍ、外径が１１６ｍｍ、内径が２５ｍｍ、溝幅４ｍｍ、溝深さ１．５ｍｍである。

環状カラ−１３の裏面回転方向と、内輪締付間座１１の回転工具２に対向する前側（表面）の回転方向は逆であるので、両者の遠心力が加算されるように内輪締付間座１１に付着した加工液は環状カラ−１３裏面に飛散され、環状カラ−１３裏面に付着した加工液は溝１３ａを通って外方へと飛散される。

本発明の主軸装置のシ−ル構造は、回転工具とワ−ク間の加工点に供給された加工液が玉軸受のラビリンスに侵入しにくい構造を採っており、また、加工液が内輪締付間座１１に付着しても主軸の回転により内輪締付間座１１より飛散する構造を採っているので軸受の寿命が従来の主軸装置の軸受の寿命より長い利点を有する。

本発明の主軸装置軸受部のシ−ル構造を示す断面図である。 内輪締付間座の断面図である。 内輪締付間座を後方側から見た斜視図である。 環状カラ−の斜視図である。 主軸装置の断面図である（公知）。 アンギュラ軸受のシ−ル構造を示す断面図である（公知）。

符号の説明

１ 主軸
１００ 主軸装置
２ 回転工具
３ フランジ
４ ハウジング
５ 軸受収容部
６ 外輪
７ 内輪
８ 玉
９ 玉軸受
１０ 外輪押さえ間座
１１ 内輪締付間座
１１ｄ 溝
１２ ラビリンス
１３ 環状カラ−
１３ａ 溝
１４ 押さえ蓋

Claims (2)

1. 回転工具２をフランジ３により先端に固着した主軸１、該主軸のハウジング４の軸受収容部５に外輪６の内部軌道面６ｂと内輪７の内部軌道面７ｂ間に転動自在に配置された複数の玉８を設けた玉軸受９、前記玉軸受９の外輪端面６ａを締付ける環状の外輪押さえ間座１０、前側に外周環状体１１ａと後側に内周環状体１１ｂを有し中央に主軸１を通す円筒状空間１１ｃを有し、前記外周環状体１１ａの外周に前後に到る少なくとも一対の溝１１ｄを有し、かつ、外周環状体１１ａの裏面に内周環状体１１ｂとで形成する前記外輪押さえ間座１０を収納する環状凹部１１ｅを有する内輪締付間座１１、前記玉軸受９の外輪６の内部軌道面と内輪７の内部軌道面と前記外輪押さえ間座１０で形成されるラビリンス１２、裏面に前記内輪締間座１１の外周環状体１１ａの外周に設けた溝１１ｄに到達できる長さを有する溝１３ａが外周縁１３ｂまで少なくとも一対設けられた環状カラ−１３を前記回転工具２と内輪締付間座１１の前側間に位置する主軸１の段部の位置に固定し、前記内輪締付間座１１の前面に位置する環状カラ−１３、とを備えることを特徴とする、主軸装置のシ−ル構造。
2. 内輪締付間座１１は、外周環状体１１ａの外周に前後に到る少なくとも一対の溝１１ｄを設ける他に更に外周環状体１１ａの内周にも前後に到る少なくとも一対の溝１１ｅが設けられ、かつ、環状カラ−１３の裏面に設けられる溝１３ａは外周縁１３ｂから前記外周環状体１１ａの内周に設けられた溝１１ｅに到達できる長さを有することを特徴とする、請求項１に記載の主軸装置のシ−ル構造。

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