JP2749319B2 - スピンドルユニット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、工作機械，繊維機械等に用いられるスピ
ンドルユニットに関する。

〈従来の技術〉 最近、工作機械等のスピンドルユニットにおいては、
スピンドルをセラミック軸受により枢着する構造が採用
されるようになった。このセラミック軸受は、耐熱性に
優れ、かつ、軽量，高剛性であるため、高速回転および
高温に耐えることができるからである。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、このようなセラミック軸受を用いたスピン
ドルユニットのスピンドルをベルト駆動すると、静電気
がスピンドルに発生し、スピンドルとハウジングの間が
セラミック軸受で絶縁されているため、スピンドルに静
電気が蓄積されて、スピンドルとワークやハウジングと
の間に火花放電が生じるという問題がある。

そこで、この発明の目的は、セラミック軸受を用いて
も、スピンドルにベルト駆動により発生した静電気をハ
ウジングに逃がすことができるスピンドルユニットを提
供することにある。

〈課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、第１項に記載の発明の工
作，繊維機械用スピンドルユニットは、ハウジングにス
ピンドルを軸方向に離隔配置された複数のセラミック軸
受で支持すると共に、上記スピンドルをベルト駆動する
スピンドルユニットにおいて、 上記スピンドルに固定されたプーリーから、上記複数
のセラミック軸受のうち上記プーリーに最も近いセラミ
ック軸受に至る間において、上記スピンドルと上記ハウ
ジングとの間のラビリンス通路手段に通電部を設けたこ
とを特徴としている。

また、第２項に記載の発明の工作，繊維機械用スピン
ドルユニットは、ハウジングにスピンドルを軸方向に離
隔配置された複数のセラミック軸受で支持すると共に、
上記スピンドルをベルト駆動するスピンドルユニットに
おいて、 上記複数のセラミック軸受の各々内輪間および外輪間
に配置された内輪間座および外輪間座に、互いに近接す
るようにラビリンス通路手段を形成するとともに、上記
ラビリンス通路に通電部を設けたことを特徴としてい
る。

〈作用〉 第1,第２項の発明のスピンドルユニットにおいて、ベ
ルト駆動により、スピンドルに静電気が発生する。この
スピンドルに発生した静電気は、通電部によってハウジ
ングに逃がされる。従って、セラミック軸受を用いて
も、従来のように、スピンドルと、ハウジングあるいは
ワークとの間に放電が生じることがない。

また、第１項に記載の発明は、上記スピンドルに固定
されたプーリーから、上記複数のセラミック軸受のうち
上記プーリーに最も近いセラミック軸受に至る間におい
て、上記スピンドルと上記ハウジングとの間のラビリン
ス通路手段に通電部を設けた。したがって、上記ラビリ
ンス通路手段に設けた通電部が、プーリーに生じた静電
気を、ハウジングに逃がすから、火花放電の防止とセラ
ミック軸受による高速回転とを両立させることができ
る。また、上記通電部は、上記プーリーと上記プーリー
に最も近いセラミック軸受との間に設けられているか
ら、プーリに生じた静電気を短経路でもって速やかにハ
ウジングに逃がすことができる。また、上記通電部を、
潤滑油漏れ防止のために回転側（プーリ）と固定側（ハ
ウジング）との間に通常設けられるラビリンス通路手段
に設けたから、通電部の存在に起因する構造の複雑化を
極力回避できる。

また、第２項の発明は、複数のセラミック軸受の各々
内輪間および外輪間に配置された内輪間座および外輪間
座に、互いに近接するようにラビリンス通路を形成する
とともに、上記ラビリンス通路手段に通電部を設けた。
したがって、上記ラビリンス通路手段に設けた通電部
が、プーリーに生じた静電気を、ハウジングに逃がすか
ら、火花放電の防止とセラミック軸受による高速回転と
を両立させることができる。また、上記通電部を、内輪
と外輪に予圧を付与するための内輪間座と外輪間座に形
成したラビリンス通路手段に設けたから、通電部の存在
に起因する構造の複雑化を極力回避できる。また、上記
内輪間座と外輪間座は、予圧条件を満たしさえすれば、
形状設定の自由度が大きいから、通電部を設けたラビリ
ンス通路手段を容易に形成することができる。

〈実施例〉 以下、この発明を図示の実施例により詳細に説明す
る。

第１図において、１はハウジング、２はスピンドル、
３はスピンドル２にキーにより固定されたプーリー、４
はプーリー３を駆動するベルト、5,5,6,6はスピンドル
２をハウジング１に回転自在に支持するセラミック軸受
けである。

上記セラミック軸受け5,5,6,6は、転動体としてのボ
ールＢが電気を通さないセラミックで構成され、内輪5
a,6aおよび外輪5b,6bが鋼で作製されている。上記セラ
ミック軸受け5,5と、上記セラミック軸受け6,6との間に
は、内輪側と外輪側に夫々略円筒形の内輪間座７と外輪
間座８とを設けている。上記内輪間座７は、上下２つの
小径部7a,7bと大径部7cからなり、大径部7cの略中央
に、断面矩形の環状溝7dを設け、その両側の上下方向に
一定の間隔をあけて、上側に３つ、下側に２つの断面半
円形の環状溝7e,7e…を設けている。

一方、上記外輪間座８は、上記内輪間座７の断面矩形
の環状溝7dに対応する箇所に、断面矩形の環状溝8aを設
け、また外周に上記環状溝8aと同じ高さの位置に断面矩
形の環状溝8bを設けている。そして、上記内側の断面矩
形の環状溝8aと外側の断面矩形の環状溝8bとを、円周等
間隔の位置に設けた半径方向の通路8c,8c…により連通
させ、さらに上記断面矩形の溝8bを上記ハウジング１に
設けた補給穴1bに連通させている。上記内輪間座７の外
周面と外輪間座８の内周面との間には所定の間隙を設け
ている。また、上記外輪間座８の上端部には内側フラン
ジ部8dを設けて、その内側フランジ部8dと上記内輪間座
７の小径部7a外周面および小径部7aと大径部7cとの間の
段部端面との間にラビリンス通路30を形成している。ま
た、外輪間座８の下端部には断面矩形の環状の内側フラ
ンジ部材９を下方からボルトにより固定して、上記内輪
間座７の小径部7bの外周面および小径部7bと大径部7cの
間の段部端面との間にラビリンス通路31を形成してい
る。したがって、上記補給穴1bより通電部としての通電
グリース20を補給すると、この通電グリース20は上記断
面矩形の溝8b,半径方向の通路8c,8c…を通って、断面矩
形の溝8a,断面半円形の溝7e,7e…および内輪間座７の大
径外周面と外輪間座８の内周面との間に満たされ、か
つ、上と下の両側のラビリンス通路30,31により、封じ
込められる。

一方、スピンドル２の下端部とハウジング１の下端部
には、第２図に示すように、環状の、内輪側ラビリンス
カラー10,外輪側ラビリンスカラー11および前蓋12から
なる通電グリースを封じ込めるための機構を設けてい
る。上記内輪側ラビリンスカラー10はスピンドル２に固
定する一方、上記外輪側ラビリンスカラー11はハウジン
グ１に固定している。上記内輪側ラビリンスカラー10
は、上端面を上記セラミック軸受６の内輪6aに、下端面
をスピンドル２の段部2aに当接する筒部10aと、筒部10a
から外方に突出するフランジ部10bからなる。上記フラ
ンジ部10bの上面には、筒部10aの円筒面寄りに断面台形
の環状溝10cを設けている。一方、上記外輪側ラビリン
スカラー11は、上端面をセラミック軸受６の外輪6bに、
下端面を前蓋12の内縁に軸方向に設けられた円筒形の突
出部12aの上端面に当接する筒部11aと筒部11aの略中央
から内方に突出する内フランジ部11bと内フランジ部11b
の内縁部から軸方向に下に向けて突出して上記内輪側ラ
ビリンスカラー10の断面台形の環状溝10cに突入してい
る突入部11cとからなる。上記外輪側ラビリンスカラー1
1の筒部11aおよび内フランジ部11b内には、半径方向の
グリース供給通路11dを設け、さらにこのグリース供給
通路11dに連通して上記断面台形の環状溝10cに開口する
軸方向のグリース供給通路11eを設けている。上記グリ
ース供給穴11dは、ハウジング１に設けた半径方向の貫
通穴を外周側で閉じて形成されたグリス補給通路1bとそ
れに直交する軸方向のグリス補給通路1cが連通してい
る。このグリース補給通路1bにはさらに、ハウジング１
の下端面に密着している前蓋12に形成した断面略Ｔ字状
のグリース供給通路12bが連通している。

上記突入部11cと、断面台形の環状溝10cとの間に、第
２図中の矢印のように、上記グリース供給穴12b,グリー
ス供給通路1bおよびグリース供給通路11d,11eを通って
供給された通電グリース21は、上方向への流出を、上記
外輪側ラビリンスカラー11の内フランジ部11bの内周面
と内輪側ラビリンスカラー10の筒部10aの外周面との間
の細いラビリンス通路32により止められ、下方向への流
出を、内輪側ラビリンスカラー10のフランジ部10bの外
周面と、それに対向する外輪側ラビリンスカラー11の筒
部11aの内周面および前蓋12の内周面との間の細いラビ
リンス通路33により止められている。

上記細いラビリンス通路32と33、および両者間の環状
溝10cが形成する通路がラビリンス通路手段を構成して
いる。

また、上記スピンドル２の大径部2aの外周面と前蓋12
の内周面の間には、ラビリンス通路34を形成している。

一方、プーリー３の下部とハウジング１の上部との間に
は、第３図に示すように、通電グリース22を封じ込める
ための機構を設けている。ハウジング１の上端面には、
外周側をハウジング１の外周面に開放する断面矩形の環
状溝1cを設け、この環状溝1cに、プーリー３の下端面に
設けた筒状突起部3aが軸方向に一定間隙をあけて上から
嵌入している。上記ハウジング１の環状溝1cの底面1dの
外周端には、第一環状部材14を、その第一環状部材14の
上端面に第二環状部材15を当接して後ボルト16により一
体に固定している。上記第一環状部材14はプーリー３の
下端面に設けた筒状突起部3aの端面3bの高さより一定寸
法高い軸方向の寸法を有し、上端面に断面矩形の環状溝
14aを有している。この環状溝14aは、半径方向の通路14
bによって内周面に連通している。この第一環状部材14
の内周面は、プーリー３の外周面に対して一定の間隙を
有している。上記第一環状部材14の内側の筒部14cの上
端面は外側に向けて高くなるような末広がりの円錐面を
なしている。上記第一環状部材14の外側部14e上端面に
は、前述のように上記第二環状部材15を固定している。
この第二環状部材15の上端に設けた内フランジ部15aの
内周面はプーリー３の外周面との間に一定間隙を有し、
かつ、環状溝15bを有している。上記第二環状部材15の
内周面、第一環状部材14の上記断面矩形の環状溝14aお
よびハウジング１の上記断面矩形の環状溝1cの側面と底
面1dとにより形成される内，外二重の円筒形で、その間
を上記半径方向の通路14bで連通される空間17に封じ込
められた通電グリース22は、ベルト駆動によりプーリー
３に発生した静電気をハウジング１に逃がす。通電グリ
ース22は熱膨張により第一環状部材14の円錐面14d上を
越えて矢印のように流出して、第一環状部材14の断面矩
形の環状溝14a内に流入し、通路14bを通って再びプーリ
ー３の下端面に設けた筒状突起部3aとハウジング１の断
面矩形の環状溝1cの底面1dとの間に流入する。

底面1d,端面3b,通路14b,環状溝14aがラビリンス通路
手段を構成している。

このように、このスピンドルユニットは、ハウジング
１の中央部、下部、上部の三箇所に封じられた通電グリ
ース20,21,22によって、ベルト駆動によりスピンドルに
発生した静電気をハウジング１に放電することができ
る。したがって、転動体がセラミックである軸受を用い
て高速回転、高負荷に耐えることができるという利点を
有したままで、火花放電という問題も解消することがで
きる。

また、上記ハウジング１の上部と下部に封じられた通
電グリース22は、上記プーリー３と上記プーリー３に最
も近いセラミック軸受５との間に設けられているから、
プーリー３に生じた静電気を短経路をもって速やかにハ
ウジング１に逃がすことができる。また、上記通電グリ
ース22と21を、潤滑油漏れ防止のために回転側（プーリ
ー３）と固定側（ハウジング１）との間に設けられたラ
ビリンス通路に設けたから、構造の複雑化を招くことな
く通電部を設けることができる。また、上記ハウジング
１の中央部に封じられた通電グリース20を、内輪5a,6a
と外輪5b,6bに予圧を付与するための内輪間座７と外輪
間座８との間に形成されているラビリンス通路に設けた
から、構造を複雑化させることなく通電グリース20で通
電部を形成できる。また、上記内輪間座７と外輪間座８
は、予圧条件を満たしさえすれば、形状設定の自由度が
大きいから、通電部のためのラビリンス通路を容易に形
成することができる。

なお、上記実施例では、ハウジング１の中央部，下
部、上部の三箇所に通電部を設けるようにしたが、これ
に限定されることなく、少なくとも一箇所に通電部を設
ければよい。

また、上記実施例では、通電部として通電グリースを
用いたが、スピンドルとハウジングとの間を電気的に導
通させるブラシを設けてもよい。

また、上記スピンドルでは、セラミック軸受として、
転動体のみがセラミックであるものを用いたが、内，外
輪がセラミックであるものであってもよい。

また、上記実施例では、断面矩形の環状溝7dおよび断面
半円状の環状溝7e,7e,…を有する内輪間座７と内周面お
よび外周面に夫々半径方向の通路8c,8c,…により互いに
連通する断面矩形の環状溝8a,8bを有する外輪間座８と
環状の内側フランジ部材９とにより通電グリース20を封
じて、中央の通電部を形成したが、第４図に示すよう
に、円筒形で略中央に断面台形のフランジ部37aを有す
る内輪間座37と上記断面台形のフランジ部37aの上側の
円錐面37bと一定間隙を保つ円錐面38bを有し、中央の円
筒部38aの内周面38cの上記台形のフランジ部37aの外周
面に対向する位置に断面矩形の環状の溝38dを有する外
輪間座38と上記断面台形のフランジ部の下側の円錐面37
cと一定の間隙を保つ円錐面39bを有する断面略台形の環
状のフランジ部材39とにより通電グリース32を挟むよう
に保持して通電部を形成するようにしてもよい。上記円
錐面37c,39bと環状溝38dと円錐面38b,37bとがラビリン
ス通路手段を構成している。

〈発明の効果〉 以上より明らかなように、第１項の発明は、スピンド
ルに固定されたプーリーから、複数のセラミック軸受の
うちプーリーに最も近いセラミック軸受に至る間におい
て、スピンドルとハウジングとの間のラビリンス通路手
段に通電部を設けた。したがって、ラビリンス通路手段
に設けた通電部が、プーリーに生じた静電気を、ハウジ
ングに逃がすから、火花放電の防止とセラミック軸受に
よる高速回転とを両立させることができる。

また、上記通電部は、上記プーリーと上記プーリーに
最も近いセラミック軸受との間に設けられているから、
プーリーに生じた静電気を短経路でもって速やかにハウ
ジングに逃がすことができる。また、上記通電部を、潤
滑油漏れ防止のために回転側（プーリー）と固定側（ハ
ウジング）との間に通常設けられるラビリンス通路に設
けたから、通電部の存在に起因する構造の複雑化を回避
できる。

また、第２項の発明は、複数のセラミック軸受の各々
内輪間および外輪間に配置された内輪間座および外輪間
座に、互いに近接するようにラビリンス通路を形成する
とともに、ラビリンス通路手段に通電部を設けた。した
がって、上記ラビリンス通路手段に設けた通電部が、プ
ーリーに生じた静電気を、ハウジングに逃がすから、火
花放電の防止とセラミック軸受による高速回転とを両立
させることができる。

また、上記通電部を、内輪と外輪に予圧を付与するた
めの内輪間座と外輪間座に形成したラビリンス通路手段
に設けたから、通電部の存在に起因する構造の複雑化を
回避できる。また、上記内輪間座と外輪間座は、予圧条
件を満たしさえすれば、形状設定の自由度が大きいか
ら、通電部を設けたラビリンス通路手段を容易に形成す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のスピンドルユニットの一実施例の縦
断面図、第２図は第１図の下部の拡大の縦断面図、第３
図は第１図の上部の拡大の縦断面図、第４図は第１図の
中央部の内輪間座および外輪間座の変形例の縦断面図で
ある。 １…ハウジング、２…スピンドル、5,6…セラミック軸
受、20,21,22,32…通電グリース。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−113628（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−161721（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−35857（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハウジングにスピンドルを軸方向に離隔配
   置された複数のセラミック軸受で支持すると共に、上記
   スピンドルをベルト駆動するスピンドルユニットにおい
   て、 上記スピンドルに固定されたプーリーから、上記複数の
   セラミック軸受のうち上記プーリーに最も近いセラミッ
   ク軸受に至る間において、上記スピンドルと上記ハウジ
   ングとの間のラビリンス通路手段に通電部を設けたこと
   を特徴とする工作，繊維機械用スピンドルユニット。
2. 【請求項２】ハウジングにスピンドルを軸方向に離隔配
   置された複数のセラミック軸受で支持すると共に、上記
   スピンドルをベルト駆動するスピンドルユニットにおい
   て、 上記複数のセラミック軸受の各々内輪間および外輪間に
   配置された内輪間座および外輪間座に、互いに近接する
   ようにラビリンス通路手段を形成するとともに、上記ラ
   ビリンス通路手段に通電部を設けたことを特徴とする工
   作，繊維機械用スピンドルユニット。