JP2005521005A - スピンドル用密封装置 - Google Patents

Abstract

工具のスピンドル軸受からの油の流出によりワークの汚染や損傷が発生し得る。例えば木材産業用の工具では、油の流出による汚染が問題となり、これを防止する要求が課せられる。そのため本発明では、スピンドル装置の主密封装置（５）に対しブラシシールを利用する。このシールは優れた密封特性を有し、従って、特に軸受（３）の潤滑材は決して外に流出しない。本発明による、ブラシシールは、例えば工具スピンドルの孔に潤滑材を入れるための回転流体導入部にも採用できる。

Description

本発明は、ハウジングと、このハウジング内に回転可能に支持されたスピンドルと、ハウジング内に存在する流体の流出および／又は外からハウジングへの流体の侵入を防止すべくスピンドルを密封する密封装置とを備えたスピンドル装置に関する。更に本発明は、流体がその中を搬送される回転軸と、流体をこの回転軸に供給する流体供給装置と、回転軸への流体の受け渡し中の漏れを防止すべく回転軸と流体供給装置の間に配置される密封装置とを備えた流体受け渡し装置に関する。

工具スピンドルは、例えば小さな工具で十分大きな切削速度を実現すべく、通常高速で回転される。そのため、用いるスピンドルを油で潤滑する。スピンドル軸受からの油の流出は、通常さしたる問題ではない。しかし、木材産業での幾つかの用途、黒鉛や他の油に敏感な材料の切削加工並びに前処理したワークや最終仕上げワークのフライス加工時、流体がスピンドルから流出すると、ワークを汚し、損傷し、使用不能になるので、流体がスピンドルから流出しないようにする要求が課せられる。そのため工具スピンドルでは、スピンドルから油が流出しないことを保証する主密封装置を採用している。しかし一般に、主密封装置は完全漏れ止めでないラビリンスパッキンとして形成している。更にこの種ラビリンスパッキンは、比較的大きな軸方向寸法を有し、従って工具先端と最初の作業側軸受との間に長い片持ち部分が生じ、スピンドルの動特性が悪くなる。

更に、電動スピンドルの場合、例えば設置した工具迄搬送した潤滑材を、工具スピンドルに導入すべく、所謂回転流体導入部が必要となる。そのような導入部に対する密封装置として、通常セラミックシールが利用されている。しかし該シールは、特に高速回転使用時の寿命が短いという欠点がある。

本発明の課題は、シール機能を改善したスピンドルないし流体受け渡し装置を提供することにある。

この課題は、本発明に基づき、ハウジングと、該ハウジング内に回転可能に支持されたスピンドルと、ハウジング内に存在する流体の流出および／又は外からのハウジングへの流体の侵入を防止すべく、スピンドルを密封する密封装置とを備えたスピンドル装置において、密封装置がブラシシールを含むことにより解決される。

更に本発明に従い、流体を搬送する回転軸と、該軸に流体を供給する流体供給装置と、回転軸への流体の受け渡し時の漏れを防止すべく回転軸と流体供給装置の間に配置した密封装置とを備えた流体受け渡し装置において、密封装置がブラシシールを備える。

ブラシシールは、これをスピンドルの主密封装置に利用した場合、特に所望の気密性を保証し、通常のラビリンスパッキンより軸方向に短くできる利点を持つ。この結果工具先端と最初の作業側軸受の間の片持ち部分を短くし、スピンドルの動特性を改善できる。

本発明に基づくスピンドルを工具スピンドルに採用すると、潤滑材に敏感な材料も加工できる利点がある。

ブラシシールは、外からスピンドル内部に達すべきでない流体や粒子に対しても適切な密封作用を提供する。この結果工具スピンドルの高額な主密封装置への要求も満たせる。

回転流体導入部に関し、ブラシシールにより回転軸への液状又は気体状流体の漏れのない受け渡しを簡単化し、かつ改善することができる。

以下図に示した実施例を参照し、本発明を詳細に説明する。以下に詳述する実施例は、本発明の優れた実施例である。

中央工具受け２を備えた工具スピンドル１は、ハウジング４内に軸受３で回転可能に支持されている。軸受の運転特性を向上すべく、軸受は油で潤滑される。その油がスピンドル１の工具側端面から外に出ないようにすべく、ブラシシール５の形の主密封装置を設けている。該装置は、ハウジングを回転スピンドル１に対し密封する。更にこの装置は、軸受３を外から侵入する流体や粒子から遮断し保護する。図１の実施例で、ブラシシール５は、単純なラビリンスパッキン６により補完されている。

図２はブラシシールを詳細に示す。スチールリング７の周りに、ブラシ毛８が、スーパーアラミド繊維又はスチールワイヤ毛の形で設けられている。ブラシ毛８は保持リング９でスチールワイヤリング７上に固定されている。ブラシシールは、支持リング１０と覆いリング１１とから成る環状ケーシング内に収容されている。

ブラシ材料およびブラシシールにおける他の構成要素の材料は、運転中に所望のシール隙間を得るべく、適切に選択せねばならない。その材料選択の他に、ブラシシールの構成要素の寸法も、潤滑材および発生する圧力と温度等に適合させねばならない。

図３は、このブラシシールの利用法を、回転流体導入部の部分断面図で示す。中空回転軸１２、特にスピンドル内に、例えば工具用潤滑油を供給すべく、流体供給装置１３を用いる。この装置１３で、移送室１４内を流体ないし潤滑材で満たす。該移送室１４は軸孔に直接連通している。流体が移送室１４を満杯に充填するだけでなく、軸１２の孔だけを通して出るようにすべく、ブラシシール１５を回転軸１２の周りに環状に設けている。

このブラシシール１５により、液状および気体状の流体を回転軸の中に移送できる。その際ブラシシール１５は相応して鈍感なので、軸１２の軸方向変位や全空間方向における振動は簡単には生じない。更にブラシシール１５は湿式でも乾式でもよい。また、約４００ｍ／秒迄の周速の超高速回転時にも、流体の受け渡しが行なえる。

更にブラシシールは、突然に破損することがなく、従って全般的に被移送流体の、手に負えない流出が生ずることもないという利点を有する。通常のセラミックシールに比べ、寿命が平均して５〜１０倍延びる。

回転流体導入部又は流体受け渡し個所は、軸受等の追加的な構成要素が不要なので、極めて単純な構造を持つ。従って構成要素数の減少、それ故コストの低減が図れる。

本発明に基づいて密封された工具スピンドルのスピンドルヘッドの断面図。 ブラシシールの詳細図。 工具スピンドルの回転伝達部の部分断面図。

符号の説明

１ スピンドル、４ ハウジング、５ 密封装置、１２ 回転軸、１３ 流体供給装置、１５ ブラシシール

Claims (8)

1. ハウジング（４）と、該ハウジング（４）内に回転可能に支持されたスピンドル（１）と、ハウジング（４）内に存在する流体の流出および／又は外からハウジング（４）への流体の侵入を防止すべくスピンドル（１）を密封するための密封装置（５、１５）とを備えたスピンドル装置において、密封装置（５、１５）がブラシシールを含むことを特徴とする装置。
2. 流体が、スピンドル（１）を潤滑するための油であることを特徴とする請求項１記載のスピンドル装置。
3. スピンドル（１）が工具スピンドルであることを特徴とする請求項１又は２記載のスピンドル装置。
4. 密封装置（５、１５）がスピンドル装置の主密封装置であることを特徴とする請求項１から３の１つに記載のスピンドル装置。
5. 流体がその中を搬送される回転軸（１２）と、流体をこの回転軸（１２）に供給する流体供給装置（１３）と、回転軸（１２）への流体の受け渡し中の漏れを防止すべく回転軸（１２）と流体供給装置（１３）との間に配置された密封装置（１５）とを備えた流体受け渡し装置において、密封装置（１５）がブラシシールを含むことを特徴とする装置。
6. 流体が液状又は気体状であることを特徴とする請求項５記載の装置。
7. ブラシシールが、スーパーアラミド繊維又はスチールワイヤを含むことを特徴とする請求項５又は６記載の装置。
8. 請求項１から４の１つに記載のスピンドル装置と、請求項５から７の１つに記載の流体受け渡し装置とを備えることを特徴とする電動スピンドル。

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