JP3537994B2 - 工作機械用ギャングヘッド - Google Patents

工作機械用ギャングヘッド

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JP3537994B2 JP14667497A JP14667497A JP3537994B2 JP 3537994 B2 JP3537994 B2 JP 3537994B2 JP 14667497 A JP14667497 A JP 14667497A JP 14667497 A JP14667497 A JP 14667497A JP 3537994 B2 JP3537994 B2 JP 3537994B2
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/12—Arrangements for cooling or lubricating parts of the machine
    • B23Q11/121—Arrangements for cooling or lubricating parts of the machine with lubricating effect for reducing friction
    • B23Q11/123—Arrangements for cooling or lubricating parts of the machine with lubricating effect for reducing friction for lubricating spindle bearings

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Auxiliary Devices For Machine Tools (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、トランスファマ
シン等の各種工作機械で使用されるギャングヘッドに関
し、特にギャングヘッド内の回転伝達用の歯車や軸受の
潤滑、冷却に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ギャングヘッドは、ヘッドケース（歯車
箱）より回転可能に支持された一つの回転入力軸および
複数個のスピンドルと、前記回転入力軸の回転を各スピ
ンドルを伝達するために前記ヘッドケース内に各スピン
ドル毎に設けられた歯車列とを有している。
【０００３】従来のギャングヘッドでは、ヘッドケース
内の歯車列の潤滑はヘッドケース内に注入された潤滑油
によって油浴式に行われており、各歯車軸やスピンド
ル、回転入力軸の軸受部の潤滑は、ギャングヘッドに取
り付けられたオイルポンプによってヘッドケース内の潤
滑油を吸入し、これをヘッドケースに形成された潤滑油
通路や外部配管により各軸受部に圧送することにより行
われている。
【０００４】また、スピンドルがヘッドケースより外部
に出る部分には、軸受部の潤滑油の流出とクーラント液
（切削液）がヘッドケース内に侵入することを防止する
ために、オイルシール部材と、エア噴出によるエアカー
テンが設けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来のギャングヘッド
では、油浴式潤滑であるため、主軸回転数が高速になる
につれて潤滑油の撹拌による発熱量が増え、このために
主軸回転数の高速化が阻害され、またオイルシールの最
高温度制限により主軸回転数の高速化に限界が生じる。
【０００６】また、オイルシールや潤滑油の温度上昇に
より、スピンドルが熱膨張するため、加工精度が低下す
る。
【０００７】また、オイルシールの使用により、スピン
ドルが摩耗し、所謂、軸が痩せる現象が生じるので、ス
ピンドルにセラミックコーティングを施こす必要が生
じ、コスト高になる。
【０００８】また、各軸受部に潤滑油を圧送するため
に、潤滑油供給配管と潤滑油回収配管とを各軸受部に設
けなければならず、多大が配管数になり、配管設計も複
雑なものになる。この上、エアカーテンが設けられる
と、配管数は更に増大し、コスト高になる。
【０００９】また、油撹拌損失、オイルポンプの動力損
失、オイルシールの摩擦損失、エアカーテンによる空気
消費が多く、消費エネルギが大きいと云う問題点もあ
る。
【００１０】また、潤滑油、オイルシールの定期的交換
や、オイル窓による油量点検等、メンテナンスも厄介な
ものになる。
【００１１】この発明は、上述の如き問題点に着目して
なされたものであり、潤滑法の改善により、主軸回転数
の高速化、加工精度の高精度化、クーラント液のヘッド
内侵入の防止、セラミックコーティングの不要化および
配管数の削減によるコスト低減、消費エネルギの低減、
メンテナンス性の改善を行える工作機械用ギャングヘッ
ドを提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の発明による工作機械用ギャング
ヘッドは、ヘッドケースより回転可能に支持された一つ
の回転入力軸および複数個のスピンドルと、前記回転入
力軸の回転を各スピンドルを伝達するために前記ヘッド
ケース内に各スピンドル毎に設けられた歯車列とを有す
る工作機械用ギャングヘッドにおいて、前記ヘッドケー
ス内にミスト潤滑用ノズルが各歯車列に対して少なくと
も一つ設けられており、前記ミスト潤滑用ノズルより高
圧空気と共に霧状潤滑油を歯車列に向けて噴射し、前記
歯車列の各歯車軸を回転可能に支持する軸受部材が前記
ヘッドケースに取り付けられ、当該軸受部材の取付部に
排気用ベント孔が設けられ、排気用ベント孔より流出す
る気流が前記軸受部材を通過することにより、その気流
が含む霧状潤滑油によって前記軸受部材の潤滑を行うも
のである。
【００１３】この発明による工作機械用ギャングヘッド
では、ミスト潤滑用ノズルより高圧空気と共に霧状潤滑
油が歯車列に向けて噴射され、歯車列がミスト潤滑され
る。これにより潤滑油の撹拌による発熱がなくなる。ま
たミスト噴射によりヘッドケースの内圧が高まり、エア
ーカーテン効果が得られ、ヘッドケース内へのクーラン
ト液の侵入が防止される。
【００１４】しかも、排気用ベント孔より気流が流出す
ることにより、気流が軸受部材を通過し、その気流が含
む霧状潤滑油によって特別な配管を必要とすることなく
軸受部材の潤滑が行われる。
【００１５】請求項２に記載の発明による工作機械用ギ
ャングヘッドは、請求項１記載の工作機械用ギャングヘ
ッドにおいて、前記スピンドルのシールがラビリンスシ
ール部材により行われているものである。
【００１６】この発明による工作機械用ギャングヘッド
では、スピンドルや回転入力軸のシールがラビリンスシ
ール部材によって非接触式に行われる。
【００１７】請求項３に記載の発明による工作機械用ギ
ャングヘッドは、請求項２に記載の工作機械用ギャング
ヘッドにおいて、前記ラビリンスシール部材による前記
スピンドルのシール間隙が前記ヘッドケースの内圧を高
めるのに必要な微小間隙であるものである。
【００１８】この発明による工作機械用ギャングヘッド
では、ラビリンスシール部材によるスピンドルのシール
間隙がヘッドケースの内圧を高めるのに必要な微小間隙
であることにより、ヘッドケースの内圧が高められ、エ
アーカーテン効果が確実に得られるようになり、ヘッド
ケース内へのクーラント液の侵入が防止される。
【００１９】請求項４に記載の発明による工作機械用ギ
ャングヘッドは、請求項２または３記載の工作機械用ギ
ャングヘッドにおいて、前記ラビリンスシール部材は前
記スピンドルの一つのシール部毎に複数個設けられ、そ
のラビリンスシール部材間にドレンポートが設けられて
いるものである。
【００２０】この発明による工作機械用ギャングヘッド
では、複数個（多段）のラビリンスシール部材によって
スピンドルのシールが行われ、クーラント液が一段目の
ラビリンスシール部材を通過侵入して、ラビリンスシー
ル部材間のドレンポートより外部に流出する。
【００２１】請求項５に記載の発明による工作機械用ギ
ャングヘッドは、請求項２〜４の何れかに記載の工作機
械用ギャングヘッドにおいて、前記ラビリンスシール部
材は薄形ラビリンスリングであるものである。
【００２２】この発明による工作機械用ギャングヘッド
では、ラビリンスシール部材として市販されている薄形
ラビリンスリングが使用されている。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下にこの発明の実施の形態を図
面を用いて詳細に説明する。
【００２４】図１はこの発明による工作機械用ギャング
ヘッドの一つの実施の形態を示している。工作機械用ギ
ャングヘッド１は、ヘッドケース本体３とボルト５によ
ってヘッドケース本体３に取り付けられたカバー７とボ
ルト９によってヘッドケース本体３に固定された軸支持
筒体１１とにより構成された歯車箱状のヘッドケース１
３を有している。
【００２５】ヘッドケース１３は、ころがり軸受部材１
５、１７によって一つの回転入力軸１９を回転可能に支
持し、また、ころがり軸受部材２１、２３によって複数
個のスピンドル２５を回転可能に支持している。スピン
ドル２５は、各々カバー７に形成されているスピンドル
支持突出筒体部２７の先端開口より外部に突出してお
り、その突出端に設けられた工具チャック２９に工具３
１を交換可能に装着される。
【００２６】ヘッドケース１３内には回転入力軸１９の
回転を各スピンドル２５を伝達するために、回転入力軸
１９に取り付けられた駆動歯車３３、複数個の中間歯車
３５、各スピンドル２５に取り付けられた主軸歯車３７
により、スピンドル２５毎に回転入力軸−スピンドル間
の歯車列が設けられている。
【００２７】ヘッドケース１３にはオイルミスト供給管
３９が接続されている。ヘッドケース１３内にはオイル
ミスト供給管３９よりオイルミストを供給されるブラン
チアウト部材（マニホールド部材）４１が設けられてい
る。
【００２８】ヘッドケース１３内にはスピンドル２５毎
の回転入力軸−スピンドル間の各歯車列に対してミスト
潤滑用ノズル４３が取り付けられており、各ミスト潤滑
用ノズル４３は、内部配管４５によってブランチアウト
部材４１に連通接続され、ブランチアウト部材４１より
オイルミストを分配供給され、高圧空気と共に霧状潤滑
油（オイルミスト）を歯車列に向けて噴射する。
【００２９】各中間歯車３５を支持する中間歯車軸４７
は各々ころがり軸受部材４９によってヘッドケース１３
より回転可能に両持ち支持されている。
【００３０】ヘッドケース１３の軸受取付部あるいはヘ
ッドケース１３に取り付けられている軸受カバー５１に
は口径が１ｍｍ程度の細孔による排気用ベント孔５３が
開口形成されている。排気用ベント孔５３はころがり軸
受部材４９を隔ててヘッドケース内部とは反対側にあ
り、図２に示されているように、排気用ベント孔５３よ
り外部に流出する気流Ａはころがり軸受部材４９を通過
して流れる。
【００３１】軸支持筒体１１のスリーブ５５の内周部に
は薄形ラビリンスリング５７が取り付けられており、薄
形ラビリンスリング５７は回転入力軸１９の外周に固定
された周溝部材５９と共働してラビリンスシール（非接
触シール）を構成している。
【００３２】スピンドル支持突出筒体部２７の先端内周
部には薄形ラビリンスリング６１、６３が取り付けられ
ており、薄形ラビリンスリング６１、６３はスピンドル
２５の外周部に形成された周溝部材６５、６７と共働し
て２重のラビリンスシール（非接触シール）を構成して
いる。また、スピンドル支持突出筒体部２７は薄形ラビ
リンスリング６１と６３との間に開口するドレンポート
６９が形成されている。
【００３３】薄形ラビリンスリング５７、６１、６３
は、ばね性を有する金属材料によりリング状あるいは螺
旋状に形成さたものであり、これは市販のものを使用す
ることができ、ラビリンスシール部における間隙ｄ（図
３参照）は０．０５ｍｍ程度の極小間隙に設定すること
ができる。これにより、ラビリンスシール部よりの高圧
の空気の漏れ量が抑制され、ヘッドケース１３の内圧が
充分に高められる。
【００３４】なお、ラビリンスシールを２重にするの
は、クーラント液が飛散してくる部位だけでよく、クー
ラントレスの場合には、スピンドル部のラビリンスシー
ルも１重でよい。
【００３５】また、ヘッドケース１３にはドレン弁７１
を有するドレン口７３が設けられている。
【００３６】図４はオイルミスト供給装置を示してい
る。オイルミスト供給装置は、エアーフィルタ１０１
と、圧縮空気源１０３よりの圧縮空気をミスト一次圧に
調圧する調圧弁１０５と、ミスト噴出開閉弁１０７と、
ミスト圧検知器１０９と、潤滑油リザーバ１１１と、潤
滑油リザーバ１１１より潤滑油を汲み上げる空気圧式の
オイルポンプ１１３と、ミスト一次圧による圧縮空気と
オイルポンプ１１３より潤滑油を供給されて潤滑油を霧
化する霧吹き式の霧化器１１５と、霧化器１１５をバイ
パスして設けられたバイパス圧縮空気通路１１７と、バ
イパス圧縮空気通路１１７を流れる圧縮空気流量を調整
するバイパス流量調整弁１１９と、油供給開閉弁１２１
と、ポンプ駆動弁１２３とを有し、霧化器１１５により
霧化された潤滑油とバイパス圧縮空気通路１１７を流れ
た圧縮空気との高圧混合気（高圧オイルミスト）をブラ
ンチアウト部材４１に供給する。
【００３７】上述のオイルミスト供給装置より霧化潤滑
油と圧縮空気との高圧混合気がブランチアウト部材４１
に供給され、内部配管４５によって高圧混合気が各ミス
ト潤滑用ノズル４３に分配供給され、各ミスト潤滑用ノ
ズル４３より高圧空気と共に霧状潤滑油（オイルミス
ト）が歯車列に向けて噴射される。これにより駆動歯車
３３、中間歯車３５、主軸歯車３７の各歯車はオイルミ
スト潤滑される。
【００３８】この潤滑法によれば、潤滑油の撹拌による
発熱がなく、常に新しい霧状潤滑油により潤滑が行われ
るから、潤滑油の温度上昇がなく、スピンドル２５の熱
膨張が少なくなる。これらのことにより、主軸回転数の
高速化、加工精度の高精度化が可能になる。また、スピ
ンドル２５はミスト潤滑用ノズル４３より噴射される高
圧空気によって冷却されから、このことによってもスピ
ンドル２５の熱膨張が抑制され、加工精度の高精度化が
可能になる。
【００３９】なお、霧状潤滑油の粒径は２ミクロンを中
心した１〜３ミクロン程度であることが好ましく、オイ
ルミスト供給装置におけるミスト一次圧の調整、使用す
る潤滑油の選定により所要の粒径分布を得ることが可能
であり、また使用する潤滑油の選定により高い霧化率を
得て少量の潤滑油で大量の霧状潤滑油を得ることができ
る。
【００４０】ミスト潤滑用ノズル４３より高圧空気と共
に霧状潤滑油（オイルミスト）がヘッドケース１３内に
噴射されることにより、ヘッドケース１３の内圧が高ま
り、高圧空気の一部が図３に符号Ｂで示されているよう
にラビリンスシール部の間隙より外部へ流出するから、
特別なエアーカーテン用配管を必要とすることなくエア
ーカーテン効果が得られ、ヘッドケース１３の内圧が高
いことと相まって、ヘッドケース１３内にクーラント液
が侵入することが確実に回避される。
【００４１】仮に、クーラント液が薄形ラビリンスリン
グ６１による一段目のラビリンスシール部を通過侵入し
ても、ドレンポート６９より外部に流出し、クーラント
液がヘッドケース１３内に侵入することがない。
【００４２】スピンドル２５等のシールが薄形ラビリン
スリング６１、６３によって非接触のラビリンスシール
式に行われているから、周速の制限がなく、このことに
よっても主軸回転数の高速化が可能になる。
【００４３】また、非接触シールであるから、スピンド
ル２５が摩耗することがなく、スピンドル２５にセラミ
ックコーティングを施こす必要がなくなる。
【００４４】ころがり軸受部材４９の配置部には排気用
ベント孔５３が設けられ、排気用ベント孔５３より外部
に流出する気流Ａはころがり軸受部材４９を通過して流
れるから、気流Ａが含む霧状潤滑油によってころがり軸
受部材４９の潤滑が特別な配管を必要とすることなく行
われ、また気流Ａによってころがり軸受部材４９の冷却
が行われる。
【００４５】以上に於ては、この発明を特定の実施の形
態について詳細に説明したが、この発明は、これに限定
されるものではなく、この発明の範囲内にて種々の実施
の形態が可能であることは当業者にとって明らかであろ
う。
【００４６】
【発明の効果】以上の説明から理解される如く、請求項
１に記載の発明による工作機械用ギャングヘッドによれ
ば、ミスト潤滑用ノズルより高圧空気と共に霧状潤滑油
が歯車列に向けて噴射され、歯車列がミスト潤滑される
から、潤滑油の撹拌による発熱がなく、主軸回転数の高
速化、加工精度の高精度化が可能になる。また、ミスト
噴射によりヘッドケースの内圧が高まり、エアーカーテ
ン効果が得られるから、ヘッドケース内へのクーラント
液の侵入が確実に回避される。
【００４７】また、オイルポンプ、エアーカーテン配
管、オイルシールの廃止と油撹拌損失がなくなることに
より消費エネルギの低減が図られ、またも潤滑油、オイ
ルシールの定期的交換や、オイル窓による油量点検等が
不要になり、メンテナンス性も改善される。また、セラ
ミックコーティングの不要化によりコスト低減も図られ
る。
【００４８】しかも、排気用ベント孔より気流が流出す
ることにより、気流が軸受部材を通過し、その気流が含
む霧状潤滑油によって軸受部材の潤滑が行われるから、
各軸受部材の潤滑が特別な配管を必要とすることなく的
確に行われる。
【００４９】請求項２に記載の発明による工作機械用ギ
ャングヘッドによれば、スピンドルのシールがラビリン
スシール部材によって非接触式に行われるから、周速の
制限がなく、このことによっても主軸回転数の高速化が
可能になる。
【００５０】請求項３に記載の発明による工作機械用ギ
ャングヘッドによれば、ラビリンスシール部材によるス
ピンドルのシール間隙がヘッドケースの内圧を高めるの
に必要な微小間隙であることにより、ヘッドケースの内
圧が高められ、エアーカーテン効果が確実に得られるよ
うになり、ヘッドケース内へのクーラント液の侵入が確
実に回避される。
【００５１】請求項４に記載の発明による工作機械用ギ
ャングヘッドによれば、複数個のラビリンスシール部材
によってスピンドル、回転入力軸のシールが行われ、ク
ーラント液が一段目のラビリンスシール部材を通過侵入
して、ラビリンスシール部材間のドレンポートより外部
に流出するから、ヘッドケース内へのクーラント液の侵
入が確実に回避される。
【００５２】請求項５に記載の発明による工作機械用ギ
ャングヘッドによれば、ラビリンスシール部材として市
販されている薄形ラビリンスリングが使用され、確実な
ラビリンスシール効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による工作機械用ギャングヘッドの一
つの実施の形態を示す断面図である。
【図２】この発明による工作機械用ギャングヘッドにお
ける軸受潤滑部を示す説明図である。
【図３】この発明による工作機械用ギャングヘッドにお
けるラビリンスシール部を示す説明図である。
【図４】この発明による工作機械用ギャングヘッドにオ
イルミストを供給するオイルミスト供給装置を示す回路
図である。
【符号の説明】
１ 工作機械用ギャングヘッド １３ ヘッドケース １９ 回転入力軸 ２５ スピンドル ３１ 工具 ３３ 駆動歯車 ３５ 中間歯車 ３７ 主軸歯車 ３９ オイルミスト供給管 ４１ ブランチアウト部材 ４３ ミスト潤滑用ノズル ４５ 内部配管 ４７ 中間歯車軸 ４９ ころがり軸受部材 ５３ 排気用ベント孔 ５７、６１、６３ 薄形ラビリンスリング ６９ ドレンポート １０３ 圧縮空気源 １０５ 調圧弁 １０７ ミスト噴出開閉弁 １１１ 潤滑油リザーバ １１３ オイルポンプ １１５ 霧化器 １１７ バイパス圧縮空気通路 １１９ バイパス流量調整弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 圓福 辰己 静岡県沼津市大岡2068の３ 東芝機械株 式会社 沼津事業所内 (72)発明者 青木 一通 静岡県沼津市大岡2068の３ 東芝機械株 式会社 沼津事業所内 (72)発明者 渡辺 雅広 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日 産自動車株式会社内 (72)発明者 佐々木 政彰 埼玉県行田市佐間３−27−３ タコ株式 会社 埼玉工場内 (72)発明者 川端 啓之 埼玉県行田市佐間３−27−３ タコ株式 会社 埼玉工場内 (56)参考文献 特開 平７−110100（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−226585（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23Q 11/12

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ヘッドケースより回転可能に支持された
    一つの回転入力軸および複数個のスピンドルと、前記回
    転入力軸の回転を各スピンドルを伝達するために前記ヘ
    ッドケース内に各スピンドル毎に設けられた歯車列とを
    有する工作機械用ギャングヘッドにおいて、 前記ヘッドケース内にミスト潤滑用ノズルが各歯車列に
    対して少なくとも一つ設けられており、前記ミスト潤滑
    用ノズルより高圧空気と共に霧状潤滑油を歯車列に向け
    て噴射し、前記歯車列の各歯車軸を回転可能に支持する
    軸受部材が前記ヘッドケースに取り付けられ、当該軸受
    部材の取付部に排気用ベント孔が設けられ、当該排気用
    ベント孔より流出する気流が前記軸受部材を通過するこ
    とにより、その気流が含む霧状潤滑油によって前記軸受
    部材の潤滑を行うことを特徴とする工作機械用ギャング
    ヘッド。
  2. 【請求項２】 前記スピンドルのシールがラビリンスシ
    ール部材により行われていることを特徴とする請求項１
    記載の工作機械用ギャングヘッド。
  3. 【請求項３】 前記ラビリンスシール部材による前記ス
    ピンドルのシール間隙が前記ヘッドケースの内圧を高め
    るのに必要な微小間隙であることを特徴とする請求項２
    記載の工作機械用ギャングヘッド。
  4. 【請求項４】 前記ラビリンスシール部材は前記スピン
    ドルの一つのシール部毎に複数個設けられ、そのラビリ
    ンスシール部材間にドレンポートが設けられていること
    を特徴とする請求項２または３記載の工作機械用ギャン
    グヘッド。
  5. 【請求項５】 前記ラビリンスシール部材は薄形ラビリ
    ンスリングであることを特徴とする請求項２〜４の何れ
    かに記載の工作機械用ギャングヘッド。
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