JP5003087B2 - モータビルトイン式主軸装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータビルトイン式主軸装置に関し、より詳細には、回転軸及び回転継手に用いられる軸受の潤滑条件を改良したモータビルトイン式主軸装置に関する。

従来、工作機械本体の工具主軸（回転軸）を支持する主軸装置では、工具主軸にクーラント等の流体を供給する回転継手が使用されており、工具主軸の後端に装着される回転管軸と、対向するフローティングシートにそれぞれシールリングが取り付けられ、互いのシールリングを密着状態として、クーラントを固定側から回転側に供給する（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の回転継手では、工具主軸の後端に装着される回転管軸が軸受を介して支持されている。

特開２００１−６５７６０号公報

ところで、特許文献１に記載の回転継手は軸受を介して支持されているが、この軸受の潤滑について記載されておらず、この軸受の軸受寿命を向上することが望まれる。また、工具主軸をハウジングに対して回転自在に支持する軸受は、グリースや潤滑油によって潤滑されており、回転継手を支持する軸受の寿命も、工具主軸を支持する軸受の寿命を考慮して効率的に潤滑されることが望まれる。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転軸及び回転継手を支持する両方の軸受を効率的に潤滑することができ、また、潤滑剤が漏洩した場合であっても、いずれか一方の軸受の潤滑が他方の軸受の潤滑に影響を及ぼすことが無く、互いの軸受の潤滑を良好に維持することができるモータビルトイン式主軸装置を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 前側ハウジングと、後側ハウジングと、前記前側ハウジングと前記後側ハウジングの間に配置された中間ハウジングと、該後側ハウジングの後方に配置されたジョイントスリーブ及び継手カートリッジと、を有するハウジングと、
前記前側ハウジングと前記後側ハウジングに対して複数の第１の軸受を介して相対回転可能に配置される回転軸と、
前記中間ハウジングと前記回転軸との間に配置され、ステータとロータを有するモータと、
前記継手カートリッジに対して複数の第２の軸受を介して相対回転可能に配置される回転管軸を有し、前記回転軸に流体を供給する回転継手と、
を備えるモータビルトイン式主軸装置であって、
前記第１の軸受を支持する後側ハウジングと前記第２の軸受を支持する継手カートリッジが、前記ジョイントスリーブによって前記ハウジング内部で連通した空間を構成し、
前記第１の軸受と前記第２の軸受の両方が、いずれか一方の軸受の潤滑が他方の軸受の潤滑に影響を及ぼすことが無いように、グリースによって潤滑され、
前記第１の軸受がグリース補給によって潤滑され、前記第２の軸受が予め封入されたグリースによって潤滑されることを特徴とするモータビルトイン式主軸装置。

本発明によれば、回転軸を支持する第１の軸受と回転継手の回転管軸を支持する第２の軸受の両方が、グリースによって潤滑されるので、第１の軸受と第２の軸受のいずれか一方の潤滑が他方の潤滑に影響を及ぼすことが無く、互いの軸受の潤滑を良好に維持することができる。

また、第１の軸受と第２の軸受の両方が、グリースによって潤滑される場合には、オイルミスト潤滑に比べて、エア及びオイルの消費が無くなり、使用環境を向上することができる。特に、第２の軸受をグリース封入とすることで使用環境をより向上することができ、また、第１の軸受をグリース補給とすることで間欠的な補給によりグリースが寿命に達することがなくなり、両方の軸受を効率的に潤滑することができる。

本発明の参考例１である主軸装置の縦断面図である。 本発明の参考例２である主軸装置の縦断面図である。 本発明の参考例３である主軸装置の縦断面図である。 本発明の実施形態である主軸装置の縦断面図である。

以下、本発明に係る主軸装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（参考例１）
図１は本発明の参考例１である主軸装置の断面図である。図１に示すように、主軸装置１０は、モータビルトイン式のものであり、ハウジング１１と、ハウジング１１に対して複数（参考例１では、６つ）の第１の軸受１３を介して相対回転可能に配置される回転軸１２と、ハウジング１１と回転軸１２との間に配置されるモータ１４と、回転軸１２にクーラントやエア等の流体を供給する回転継手１５と、を備える。

ハウジング１１は、工作機械本体に取り付けられ、軸受１３を介して回転軸１２の前部を回動自在に支持する前側ハウジング２１と、軸受１３を介して回転軸１２の後部を回動自在に支持する後側ハウジング２２と、前側ハウジング２１および後側ハウジング２２の間に配置された中間ハウジング２３とを備える。また、ハウジング１１は、前側ハウジング２１の前端に、フロントカバー２４を備え、後側ハウジング２２の後方に、ジョイントスリーブ２５、継手カートリッジ２６、継手カバー２７を備える。

モータ１４は、中間ハウジング２３の内周面に取り付けられた冷却筒３１に固定されるステータ３２と、回転軸１２の軸方向中間部１２ａの外周面に取り付けられた焼嵌めスリーブ３３に固定されたロータ３４とを有する。

回転軸１２は、ロータ３４が固定される軸方向中間部１２ａの前部及び後部にて複数の第１の軸受１３によって支持される。第１の軸受１３は、ハウジング１１の前側ハウジング２１及び後側ハウジング２２に内嵌される外輪４１、回転軸１２に外嵌される内輪４２、及び外輪４１及び内輪４２間に配置される転動体である玉４３をそれぞれ備え、複数の間座４４，４５及びナット４６によって軸方向に規制されている。なお、軸受１３としては、アンギュラ玉軸受を使用しているが、種々の軸受を任意に組み合わせて使用することができる。

回転軸１２の内部には、回転軸１２に軸方向に相対移動可能に装着されるドローバー５１と、ドローバー５１が工具ホルダを固定するコレット部５２を軸方向内方に引き込むように、ドローバー５１に外装され、軸方向において回転軸１２とドローバー５１の大径部５１ａとの間に圧縮可能に配置されるばね５３と、が配置される。なお、ばね５３としては、皿ばねを使用しているが、コイルばねや螺旋皿ばね等を使用してもよい。

回転継手１５は、継手カートリッジ２６に対して複数（参考例１では、２つ）の第２の軸受６１を介して相対回転可能に配置される軸部材である回転管軸６２と、回転管軸６２の後端と対向するように継手カバーに装着されるフローティングシート６３と、回転管軸６２の後端部とフローティングシート６３の先端部にそれぞれ装着されるシールリングを有するシール部６４と、を備える。

回転管軸６２には、回転軸１２の後端と連結される連結部材６５が装着されて、回転軸１２と共に回転すると共に、内部に通孔６２ａが形成され、連結部材６５に形成された孔部６５ａと連通して回転側流路を構成する。また、フローティングシート６３の内部にも、継手カバー２７に形成された孔部２７ａと連通する通孔６３ａが形成され、固定側流路を構成する。そして、回転管軸６２の通孔６２ａとフローティングシート６３の通孔６３ａをシール部６４を介して連通することで、回転側流路と固定側流路を連結する。

また、第２の軸受６１は、ハウジング１１の継手カートリッジ２６に内嵌される外輪６６、回転管軸６２に外嵌される内輪６７、及び外輪６６及び内輪６７間に配置される転動体である玉６８をそれぞれ備え、複数の間座６９，７０及び止め輪７１等によって軸方向に規制されている。なお、軸受６１も、アンギュラ玉軸受を使用しているが、種々の軸受を任意に組み合わせて使用することができる。

ここで、第１の軸受１３と第２の軸受６１の両方は、オイルミスト潤滑によって潤滑されている。具体的に、ハウジング１１の前側ハウジング２１、後側ハウジング２２、中間ハウジング２３、継手カートリッジ２６には、オイルミストを各軸受１３，６１まで供給するための供給路２１ａ，２２ａ，２３ａ，２６ａが形成され、また、各軸受１３，６１間に配置された外輪間座４５，７０に流路２１ａ，２２ａ，２６ａと連通するノズル４５ａ，７０ａが形成される。そして、エア源からエアを潤滑装置７２に送ることで、噴霧状の潤滑油が各供給路２１ａ，２２ａ，２３ａ，２６ａを通ってノズル４５ａ，７０ａから各軸受１３，６１に向けて吐出される。

また、前側ハウジング２１、ジョイントスリーブ２５、継手カートリッジ２６には、排油路２１ｂ，２５ａ，２６ｂが形成されており、第１及び第２の軸受１３，６１を潤滑した潤滑油をハウジング１１の外部に排出する。

従って、参考例１の主軸装置１０によれば、第１の軸受１３と第２の軸受６１の両方が、オイルミスト潤滑によって潤滑されているので、両方の軸受１３，６１を長寿命とすることができ、また、潤滑油が漏洩した場合であっても、第１の軸受１３と第２の軸受６１のいずれか一方の潤滑が他方の潤滑に影響を及ぼすことが無く、互いの軸受１３，６１の潤滑を良好に維持することができる。

（参考例２）
次に、本発明の参考例２に係る主軸装置について図２に基づいて説明する。なお、参考例１と同一部分については同一符号を付して説明を省略或いは簡略化する。

参考例２の主軸装置８０では、第１の軸受１３と第２の軸受６１の両方が、予め封入されたグリースによって潤滑される。このため、参考例２では、第１実施形態に設けられた、潤滑剤を供給する潤滑装置や、ハウジング１１の各構成部材や外輪間座に形成される供給路、排出路、及びノズル等が不要となる。

このように、参考例２の主軸装置８０は、第１の軸受１３と第２の軸受６１の両方が、グリース封入によって潤滑されるので、参考例１のような潤滑油を使用するオイルミスト潤滑に比べて、エア及びオイルの消費が無くなり、使用環境を向上することができ、また、装置構成を簡潔化できる。
その他の構成及び作用については、参考例１のものと同様である。

（参考例３）
次に、本発明の参考例３に係る主軸装置について図３に基づいて説明する。なお、参考例１と同一部分については同一符号を付して説明を省略或いは簡略化する。

参考例３の主軸装置９０では、第１の軸受１３と第２の軸受６１の両方が、グリース補給によって潤滑される。このため、本実施形態では、ハウジング１１の前側ハウジング２１、後側ハウジング２２、中間ハウジング２３、継手カートリッジ２６には、グリースを各軸受１３，６１まで供給するための供給路２１ａ，２２ａ，２３ａ，２６ａが形成され、また、各軸受１３，６１の外輪４１，６６には、グリースを供給するため径方向に貫通する潤滑孔４１ａ，６６ａが形成される。そして、グリース補給装置９１から供給されたグリースが各供給路２１ａ，２２ａ，２３ａ，２６ａを通って外輪４１，６６に形成された潤滑孔４１ａ，６６ａから吐出される。なお、参考例３のグリースが供給される供給路２１ａ，２２ａ，２３ａ，２６ａは、軸受毎にそれぞれ位相を異ならせて複数設けられている。

このように、参考例３の主軸装置９０は、第１の軸受１３と第２の軸受６１の両方が、グリース補給によって潤滑されるので、参考例２と同様、参考例１のような潤滑油を使用するオイルミスト潤滑に比べて、エア及びオイルの消費が無くなり、使用環境を向上することができる。また、グリース補給とすることで間欠的な補給によりグリースが寿命に達することがなくなる。
その他の構成及び作用については、参考例１のものと同様である。

（本実施形態）
次に、本発明の実施形態に係る主軸装置について図４に基づいて説明する。なお、参考例２及び参考例３と同一部分については同一符号を付して説明を省略或いは簡略化する。

本実施形態の主軸装置１００では、第１の軸受１３がグリース補給によって潤滑され、第２の軸受６１が予め封入されたグリースによって潤滑される。このため、参考例３で設けられた、継手カートリッジ２６の供給路２６ａや外輪６６の潤滑孔６６ａが不要となる。

一般に、回転継手１５の回転管軸６２は回転軸１２に比べて小径であるため、回転軸１２を支持する第１の軸受１３の方が回転管軸６２を支持する第２の軸受６１に比べて高速回転する。このため、第１の軸受１３をグリース補給によって、第２の軸受６１をグリース封入によって潤滑することで、軸受寿命及び主軸装置の構成において効率的な潤滑が可能となる。
その他の構成及び作用については、参考例２及び３のものと同様である。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
なお、本発明の主軸装置は、モータビルトイン式のものに限定されるものでなく、例えば、回転軸をベルト駆動する構成等であってもよい。

１０，８０，９０，１００ 主軸装置
１１ ハウジング
１２ 回転軸
１３ 第１の軸受
１５ 回転継手
６１ 第２の軸受

Claims (1)

1. 前側ハウジングと、後側ハウジングと、前記前側ハウジングと前記後側ハウジングの間に配置された中間ハウジングと、該後側ハウジングの後方に配置されたジョイントスリーブ及び継手カートリッジと、を有するハウジングと、
   前記前側ハウジングと前記後側ハウジングに対して複数の第１の軸受を介して相対回転可能に配置される回転軸と、
   前記中間ハウジングと前記回転軸との間に配置され、ステータとロータを有するモータと、
   前記継手カートリッジに対して複数の第２の軸受を介して相対回転可能に配置される回転管軸を有し、前記回転軸に流体を供給する回転継手と、
   を備えるモータビルトイン式主軸装置であって、
   前記第１の軸受を支持する後側ハウジングと前記第２の軸受を支持する継手カートリッジが、前記ジョイントスリーブによって前記ハウジング内部で連通した空間を構成し、
   前記第１の軸受と前記第２の軸受の両方が、いずれか一方の軸受の潤滑が他方の軸受の潤滑に影響を及ぼすことが無いように、グリースによって潤滑され、
   前記第１の軸受がグリース補給によって潤滑され、前記第２の軸受が予め封入されたグリースによって潤滑されることを特徴とするモータビルトイン式主軸装置。

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