JP3548785B2 - 定流量制御アンダレース潤滑スピンドル装置 - Google Patents
定流量制御アンダレース潤滑スピンドル装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はスピンドル軸を支承する軸受内輪にスピンドル軸中心部から潤滑油を供給するアンダレース潤滑スピンドル装置に関し、特に前記スピンドル軸の回転速度を変更した場合にも潤滑油の流量を一定に保つことができる定流量制御アンダレース潤滑スピンドル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マシニングセンタの工具主軸（スピンドル軸）を支承する高速スピンドル装置の潤滑方式としては従来、多量の潤滑油を軸受側方のノズルから軸受内へ向けて噴射するジェット潤滑方式があるが、このジェット潤滑方式では潤滑油の撹拌抵抗が大きくまた軸の冷却が十分でないため、これよりさらに超高速のスピンドル装置においては、軸受の外側からでなくスピンドル軸内を通して軸受内輪へ潤滑油を供給するいわゆるアンダレース潤滑方式が採られる。
【０００３】
超高速のマシニングセンタ用スピンドル装置でアンダレース潤滑方式を採用したものとして、例えば実開平４−５７３５５号あるいは特願平４−３１１０３４号公報に記載のスピンドル装置がある。これは中空のスピンドル軸の貫通孔内にドローバーと称する工具固定・解放棒を貫挿した潤滑油供給用中間スリーブを軸受に対応する位置に合せて軸中心部に配置し、この中間スリーブの内外面にそれぞれ周方向の油溝を設けるとともにこれらの油溝を連通するように半径方向の油路を設け、さらにスリーブ外面側の周方向油溝と軸受内輪に形成した半径方向の給油孔とを前記スピンドル軸に設けた半径方向の給油路を介して連通せしめ、中間スリーブ内面側の油溝は前記ドローバーの軸方向に延設した給油路に連通させ、スピンドル軸の軸端の回転継手を経て外部の給油ポンプから潤滑油を給送する構造としている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
アンダレース潤滑スピンドル装置は、スピンドル軸側から軸受内輪を冷却できる点で高速回転用としてすぐれているが、この場合、潤滑油はスピンドル装置内の潤滑油通路内に充満した状態で供給ポンプから圧送され、しかも上述のように潤滑油は中心のドローバーから中間スリーブおよびスピンドル軸内の半径方向の油路を通って内輪にもたらされるため、スピンドル軸の高速回転による遠心力が軸内の潤滑油に作用し、回転数が上がると潤滑油の管路抵抗が変化し、潤滑油の供給量が変動し、供給ポンプからの流量が増加する。潤滑油量が過多となると逆に軸受の回転抵抗が増加し、スピンドル駆動モータの負荷増大による消費動力の増大をきたし、温度上昇などスピンドル性能に影響を及ぼすという問題があった。
【０００５】
本発明は、スピンドル軸の回転数等の状態変化があっても装置内への潤滑油供給量を常に一定に保つことができ、これによって温度上昇や消費動力等スピンドル性能の安定化を図ったアンダレース潤滑スピンドル装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ハウジングに嵌合されたころがり軸受によりスピンドル軸が回転自在に支持され、該スピンドル軸を通して前記ころがり軸受の内輪側から該軸受に潤滑油を供給するアンダレース潤滑スピンドル装置であって、前記スピンドル軸は中空孔を有し、該中空孔に中間スリーブを介して工具脱着用のドローバーが挿通され、該ドローバーの中心に潤滑油供給通路が設けられ、前記ドローバーの後端部には回転継手が設けられて該回転継手を介して冷却ユニットから該ドローバーの潤滑油供給通路へ潤滑油が供給され、さらに該潤滑油供給通路から前記中間スリーブに設けた半径方向の孔を介して前記スピンドル軸に設けた半径方向の潤滑油供給孔より前記ころがり軸受の内輪に潤滑油を供給すべくされており、前記冷却ユニット出口側の潤滑油流路に設けられた流量センサと、該流量センサの検出信号により潤滑油の流量をほぼ一定に制御するコントローラとを有する定流量制御アンダレース潤滑スピンドル装置が得られる。
【０００７】
【作用】
潤滑油はスピンドル装置のドローバー内に後端側から供給ポンプで圧送され、遠心力等で装置内の管路抵抗が低下すると冷却ユニットからの潤滑油量が増加するが、本発明においては送油側の冷却ユニット出口側に設けた流量センサで潤滑油量を検出し、この検出信号をコントローラに入力し、スピンドル軸の回転数が変化したときの管路抵抗に変動があっても常に供給油量がスピンドル軸に必要な設定流量になるように制御弁や供給ポンプの駆動モータを制御するので、スピンドル軸の回転数の変動があっても、供給する潤滑油量を一定に保つことができる。
【０００８】
【実施例】
次に本発明を実施例について図面を参照して説明する。スピンドル装置側は、筒状のハウジング２内に中空のスピンドル軸１が前後部それぞれ２個のころがり軸受３を介して回転自在に支承され、該スピンドル軸１の前端部に形成されたテーパ孔１０に工具２４の軸部を挿入，保持するようになっている。スピンドル軸１は各軸受３の対応位置で半径方向に穿けられた潤滑油供給孔１３を有し、また各軸受３の内輪には半径方向の給油孔６が形成されている。またスピンドル軸１の中空孔に、前側２個の軸受３および後側２個の軸受３に対応して２体の中間スリーブ７が挿入され、さらにスピンドル軸１の軸芯部に前後動作可能なドローバー８が挿入されている。ドローバー８の後端はスピンドル軸１から突出して回転継手９が連結される。
【０００９】
ドローバー８はその軸芯に沿って前端近くで行き止まりとなった潤滑油供給通路１１が形成されている。この潤滑油供給通路１１はドローバー後端へ抜けて回転継手９の潤滑油導入孔に連通し、またドローバー８内の半径方向の分岐孔１２からドローバー外周の軸方向溝および周方向溝へ開口している。ドローバー外周の前記周方向溝はさらに中間スリーブ７の半径方向の孔およびスリーブ外周の周溝４を経てスピンドル軸１に形成された半径方向の潤滑油供給孔１３から各軸受内輪の半径方向の給油孔６へ連通し、したがって工具脱着時にドローバー８が軸方向に往復移動しても回転継手９から導入された潤滑油はこれらのドローバー８，中間スリーブ７，スピンドル軸１および軸受内輪の給油孔６を通って各軸受３に供給されるようになっている。各軸受３を潤滑した潤滑油はハウジング２に形成された排出通路１４を通って前端の排油口１５から排出される。
【００１０】
この実施例では一対の中間スリーブ７の間および中間スリーブ７とドローバー後端のフランジ部との間に該ドローバー８を後方へ押圧する皿ばね１６が設けられている。ドローバー８の前端は工具後端頸部が挿入されるように凹部１７が形成されかつ該工具の頸部末端の膨出部１８と係合するボール１９が装着されている。ドローバー８が皿ばね１６のばね力でスピンドル軸１に対し後方へ押し出されると、ドローバー前端のボール１９はドローバー前端部分を囲包する中間スリーブ７の内径部に拘束されて工具の頸部末端の膨出部１８を係止し、工具２４をスピンドル軸１に固定する。前記中間スリーブ７の内径部の前端は大径となっており、したがってドローバー８を皿ばね１６に抗してスピンドル軸１に対し前方へ移動させると、前記ボール１９が中間スリーブ７の前端の大径内径部に落下して工具２４の頸部末端の膨出部から外れて工具２４を解放する。符号２０はドローバー後端部に固着されたアンクランプレバーであり、工具解放時に図外駆動装置で該レバーを押動してドローバー８を前方へ移動させる。
【００１１】
図１の実施例において、潤滑油はハウジング２の排油口１５から戻し配管２１を通して帰油ポンプ２２により強制吸引されてリザーバタンク２３へ戻される。そして該タンク２３から送油ポンプ２５によって汲み上げられ冷却ユニット２６で温度コントロールされた後、該ユニット出口側の制御弁２７および流量センサ２８を経て送油配管２９を通って回転継手９からドローバー８の潤滑油供給通路１１へ送られ、循環する。流量センサ２８は送油配管２９を通る潤滑油の流量を検出して流量信号を出力するセンサであって、該流量信号はコントローラ３０に入力される。コントローラ３０は送油配管２９を流れる潤滑油流量が予め設定された流量値になるように制御弁２７の開度をコントロールする。例えばスピンドル軸１の回転数が高くなってスピンドル装置内の潤滑油供給路の遠心ポンプ効果等で見かけ上管路抵抗が小さくなり、軸受内輪を通る潤滑油流量が増加すると、流量センサ２８でその変化を検出し、コントローラ３０により制御弁２７を絞り、ドローバー８内に入る潤滑油量を常に一定値となるようにする。このようにスピンドル装置内の潤滑油量が一定化することにより、消費動力が一定となり、温度上昇などのスピンドル性能が安定する。
【００１２】
図２は本発明の他の実施例を示した潤滑油制御系統図であり、潤滑油が帰油ポンプ２２からリザーバタンク２３，送油ポンプ２５，冷却ユニット２６および送油配管２９の流量センサ２８を経て回転継手９へ送られる経路は同じであるが、この実施例では流量センサ２８からの検出流量信号によりコントローラ３０がインバータ３１を介して送油ポンプ２５の駆動モータ３２をコントロールし、送油配管２９を流れる潤滑油量が予め設定された流量となるように制御する。なお図２の実施例でスピンドル装置側の構成各部は図１に示したものと同一であり、同じ符号を付すにとどめて重複した説明は省略する。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、スピンドル装置内部のスピンドル軸に送る潤滑油の送油配管に流量センサを設け、該センサの出力信号で潤滑油の流量をコントロールするようにしたので、スピンドル軸の回転数の変更によりスピンドル軸側の見かけ上の管路抵抗の変動による潤滑油流量の変化を小さくすることが可能となり、スピンドル装置の温度上昇や軸受の回転抵抗の増大，モータ類の消費動力の変動等を抑えることができるので、多数の工具を交換して使用するマシニングセンタの性能安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例による定流量制御アンダレース潤滑スピンドル装置の概略図である。
【図２】本発明の他の実施例の図１と類似した概略図である。
【符号の説明】
１ スピンドル軸
３ ころがり軸受
６ 内輪給油孔
８ ドローバー
９ 回転継手
１１ 潤滑油供給通路
１３ 潤滑油供給孔
１４ 排出通路
１５ 排油口
２１ 戻し配管
２２ 帰油ポンプ
２３ リザーバタンク
２５ 送油ポンプ
２６ 冷却ユニット
２７ 制御弁
２８ 流量センサ
２９ 送油配管
３０ コントローラ
３１ インバータ
３２ 駆動モータ
【産業上の利用分野】
本発明はスピンドル軸を支承する軸受内輪にスピンドル軸中心部から潤滑油を供給するアンダレース潤滑スピンドル装置に関し、特に前記スピンドル軸の回転速度を変更した場合にも潤滑油の流量を一定に保つことができる定流量制御アンダレース潤滑スピンドル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マシニングセンタの工具主軸（スピンドル軸）を支承する高速スピンドル装置の潤滑方式としては従来、多量の潤滑油を軸受側方のノズルから軸受内へ向けて噴射するジェット潤滑方式があるが、このジェット潤滑方式では潤滑油の撹拌抵抗が大きくまた軸の冷却が十分でないため、これよりさらに超高速のスピンドル装置においては、軸受の外側からでなくスピンドル軸内を通して軸受内輪へ潤滑油を供給するいわゆるアンダレース潤滑方式が採られる。
【０００３】
超高速のマシニングセンタ用スピンドル装置でアンダレース潤滑方式を採用したものとして、例えば実開平４−５７３５５号あるいは特願平４−３１１０３４号公報に記載のスピンドル装置がある。これは中空のスピンドル軸の貫通孔内にドローバーと称する工具固定・解放棒を貫挿した潤滑油供給用中間スリーブを軸受に対応する位置に合せて軸中心部に配置し、この中間スリーブの内外面にそれぞれ周方向の油溝を設けるとともにこれらの油溝を連通するように半径方向の油路を設け、さらにスリーブ外面側の周方向油溝と軸受内輪に形成した半径方向の給油孔とを前記スピンドル軸に設けた半径方向の給油路を介して連通せしめ、中間スリーブ内面側の油溝は前記ドローバーの軸方向に延設した給油路に連通させ、スピンドル軸の軸端の回転継手を経て外部の給油ポンプから潤滑油を給送する構造としている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
アンダレース潤滑スピンドル装置は、スピンドル軸側から軸受内輪を冷却できる点で高速回転用としてすぐれているが、この場合、潤滑油はスピンドル装置内の潤滑油通路内に充満した状態で供給ポンプから圧送され、しかも上述のように潤滑油は中心のドローバーから中間スリーブおよびスピンドル軸内の半径方向の油路を通って内輪にもたらされるため、スピンドル軸の高速回転による遠心力が軸内の潤滑油に作用し、回転数が上がると潤滑油の管路抵抗が変化し、潤滑油の供給量が変動し、供給ポンプからの流量が増加する。潤滑油量が過多となると逆に軸受の回転抵抗が増加し、スピンドル駆動モータの負荷増大による消費動力の増大をきたし、温度上昇などスピンドル性能に影響を及ぼすという問題があった。
【０００５】
本発明は、スピンドル軸の回転数等の状態変化があっても装置内への潤滑油供給量を常に一定に保つことができ、これによって温度上昇や消費動力等スピンドル性能の安定化を図ったアンダレース潤滑スピンドル装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ハウジングに嵌合されたころがり軸受によりスピンドル軸が回転自在に支持され、該スピンドル軸を通して前記ころがり軸受の内輪側から該軸受に潤滑油を供給するアンダレース潤滑スピンドル装置であって、前記スピンドル軸は中空孔を有し、該中空孔に中間スリーブを介して工具脱着用のドローバーが挿通され、該ドローバーの中心に潤滑油供給通路が設けられ、前記ドローバーの後端部には回転継手が設けられて該回転継手を介して冷却ユニットから該ドローバーの潤滑油供給通路へ潤滑油が供給され、さらに該潤滑油供給通路から前記中間スリーブに設けた半径方向の孔を介して前記スピンドル軸に設けた半径方向の潤滑油供給孔より前記ころがり軸受の内輪に潤滑油を供給すべくされており、前記冷却ユニット出口側の潤滑油流路に設けられた流量センサと、該流量センサの検出信号により潤滑油の流量をほぼ一定に制御するコントローラとを有する定流量制御アンダレース潤滑スピンドル装置が得られる。
【０００７】
【作用】
潤滑油はスピンドル装置のドローバー内に後端側から供給ポンプで圧送され、遠心力等で装置内の管路抵抗が低下すると冷却ユニットからの潤滑油量が増加するが、本発明においては送油側の冷却ユニット出口側に設けた流量センサで潤滑油量を検出し、この検出信号をコントローラに入力し、スピンドル軸の回転数が変化したときの管路抵抗に変動があっても常に供給油量がスピンドル軸に必要な設定流量になるように制御弁や供給ポンプの駆動モータを制御するので、スピンドル軸の回転数の変動があっても、供給する潤滑油量を一定に保つことができる。
【０００８】
【実施例】
次に本発明を実施例について図面を参照して説明する。スピンドル装置側は、筒状のハウジング２内に中空のスピンドル軸１が前後部それぞれ２個のころがり軸受３を介して回転自在に支承され、該スピンドル軸１の前端部に形成されたテーパ孔１０に工具２４の軸部を挿入，保持するようになっている。スピンドル軸１は各軸受３の対応位置で半径方向に穿けられた潤滑油供給孔１３を有し、また各軸受３の内輪には半径方向の給油孔６が形成されている。またスピンドル軸１の中空孔に、前側２個の軸受３および後側２個の軸受３に対応して２体の中間スリーブ７が挿入され、さらにスピンドル軸１の軸芯部に前後動作可能なドローバー８が挿入されている。ドローバー８の後端はスピンドル軸１から突出して回転継手９が連結される。
【０００９】
ドローバー８はその軸芯に沿って前端近くで行き止まりとなった潤滑油供給通路１１が形成されている。この潤滑油供給通路１１はドローバー後端へ抜けて回転継手９の潤滑油導入孔に連通し、またドローバー８内の半径方向の分岐孔１２からドローバー外周の軸方向溝および周方向溝へ開口している。ドローバー外周の前記周方向溝はさらに中間スリーブ７の半径方向の孔およびスリーブ外周の周溝４を経てスピンドル軸１に形成された半径方向の潤滑油供給孔１３から各軸受内輪の半径方向の給油孔６へ連通し、したがって工具脱着時にドローバー８が軸方向に往復移動しても回転継手９から導入された潤滑油はこれらのドローバー８，中間スリーブ７，スピンドル軸１および軸受内輪の給油孔６を通って各軸受３に供給されるようになっている。各軸受３を潤滑した潤滑油はハウジング２に形成された排出通路１４を通って前端の排油口１５から排出される。
【００１０】
この実施例では一対の中間スリーブ７の間および中間スリーブ７とドローバー後端のフランジ部との間に該ドローバー８を後方へ押圧する皿ばね１６が設けられている。ドローバー８の前端は工具後端頸部が挿入されるように凹部１７が形成されかつ該工具の頸部末端の膨出部１８と係合するボール１９が装着されている。ドローバー８が皿ばね１６のばね力でスピンドル軸１に対し後方へ押し出されると、ドローバー前端のボール１９はドローバー前端部分を囲包する中間スリーブ７の内径部に拘束されて工具の頸部末端の膨出部１８を係止し、工具２４をスピンドル軸１に固定する。前記中間スリーブ７の内径部の前端は大径となっており、したがってドローバー８を皿ばね１６に抗してスピンドル軸１に対し前方へ移動させると、前記ボール１９が中間スリーブ７の前端の大径内径部に落下して工具２４の頸部末端の膨出部から外れて工具２４を解放する。符号２０はドローバー後端部に固着されたアンクランプレバーであり、工具解放時に図外駆動装置で該レバーを押動してドローバー８を前方へ移動させる。
【００１１】
図１の実施例において、潤滑油はハウジング２の排油口１５から戻し配管２１を通して帰油ポンプ２２により強制吸引されてリザーバタンク２３へ戻される。そして該タンク２３から送油ポンプ２５によって汲み上げられ冷却ユニット２６で温度コントロールされた後、該ユニット出口側の制御弁２７および流量センサ２８を経て送油配管２９を通って回転継手９からドローバー８の潤滑油供給通路１１へ送られ、循環する。流量センサ２８は送油配管２９を通る潤滑油の流量を検出して流量信号を出力するセンサであって、該流量信号はコントローラ３０に入力される。コントローラ３０は送油配管２９を流れる潤滑油流量が予め設定された流量値になるように制御弁２７の開度をコントロールする。例えばスピンドル軸１の回転数が高くなってスピンドル装置内の潤滑油供給路の遠心ポンプ効果等で見かけ上管路抵抗が小さくなり、軸受内輪を通る潤滑油流量が増加すると、流量センサ２８でその変化を検出し、コントローラ３０により制御弁２７を絞り、ドローバー８内に入る潤滑油量を常に一定値となるようにする。このようにスピンドル装置内の潤滑油量が一定化することにより、消費動力が一定となり、温度上昇などのスピンドル性能が安定する。
【００１２】
図２は本発明の他の実施例を示した潤滑油制御系統図であり、潤滑油が帰油ポンプ２２からリザーバタンク２３，送油ポンプ２５，冷却ユニット２６および送油配管２９の流量センサ２８を経て回転継手９へ送られる経路は同じであるが、この実施例では流量センサ２８からの検出流量信号によりコントローラ３０がインバータ３１を介して送油ポンプ２５の駆動モータ３２をコントロールし、送油配管２９を流れる潤滑油量が予め設定された流量となるように制御する。なお図２の実施例でスピンドル装置側の構成各部は図１に示したものと同一であり、同じ符号を付すにとどめて重複した説明は省略する。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、スピンドル装置内部のスピンドル軸に送る潤滑油の送油配管に流量センサを設け、該センサの出力信号で潤滑油の流量をコントロールするようにしたので、スピンドル軸の回転数の変更によりスピンドル軸側の見かけ上の管路抵抗の変動による潤滑油流量の変化を小さくすることが可能となり、スピンドル装置の温度上昇や軸受の回転抵抗の増大，モータ類の消費動力の変動等を抑えることができるので、多数の工具を交換して使用するマシニングセンタの性能安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例による定流量制御アンダレース潤滑スピンドル装置の概略図である。
【図２】本発明の他の実施例の図１と類似した概略図である。
【符号の説明】
１ スピンドル軸
３ ころがり軸受
６ 内輪給油孔
８ ドローバー
９ 回転継手
１１ 潤滑油供給通路
１３ 潤滑油供給孔
１４ 排出通路
１５ 排油口
２１ 戻し配管
２２ 帰油ポンプ
２３ リザーバタンク
２５ 送油ポンプ
２６ 冷却ユニット
２７ 制御弁
２８ 流量センサ
２９ 送油配管
３０ コントローラ
３１ インバータ
３２ 駆動モータ
Claims (1)
- ハウジングに嵌合されたころがり軸受によりスピンドル軸が回転自在に支持され、該スピンドル軸を通して前記ころがり軸受の内輪側から該軸受に潤滑油を供給するアンダレース潤滑スピンドル装置であって、前記スピンドル軸は中空孔を有し、該中空孔に中間スリーブを介して工具脱着用のドローバーが挿通され、該ドローバーの中心に潤滑油供給通路が設けられ、前記ドローバーの後端部には回転継手が設けられて該回転継手を介して冷却ユニットから該ドローバーの潤滑油供給通路へ潤滑油が供給され、さらに該潤滑油供給通路から前記中間スリーブに設けた半径方向の孔を介して前記スピンドル軸に設けた半径方向の潤滑油供給孔より前記ころがり軸受の内輪に潤滑油を供給すべくされており、前記冷却ユニット出口側の潤滑油流路に設けられた流量センサと、該流量センサの検出信号により潤滑油の流量をほぼ一定に制御するコントローラとを有することを特徴とする定流量制御アンダレース潤滑スピンドル装置。
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|---|---|---|---|
| JP01931193A JP3548785B2 (ja) | 1993-01-11 | 1993-01-11 | 定流量制御アンダレース潤滑スピンドル装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JPH06207621A JPH06207621A (ja) | 1994-07-26 |
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Family Applications (1)
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| JP01931193A Expired - Fee Related JP3548785B2 (ja) | 1993-01-11 | 1993-01-11 | 定流量制御アンダレース潤滑スピンドル装置 |
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1993
- 1993-01-11 JP JP01931193A patent/JP3548785B2/ja not_active Expired - Fee Related
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