JP5834920B2 - スピンドル装置 - Google Patents

Description

本発明は、スピンドル装置に関し、より詳細には、防水機能を有し、工作機械に適用するのに好適なスピンドル装置に関する。

工作機械等に適用されるスピンドル装置の回転軸は、高速回転して被加工物の切削加工や研削加工を行っている。加工に際して、一般的に、刃具および加工部位の潤滑や冷却を目的として多量の加工液が加工部に供給される。即ち、潤滑により、被削特性の向上、加工刃先の摩耗抑制、工具寿命の延長などが図られる。また、冷却により、刃具及び被加工物の熱膨張が抑制されて加工精度の向上、加工部位の熱溶着を防止して加工効率の向上や加工面の表面性状の向上が図られる。スピンドル装置と加工部との距離が近いこともあり、加工液がスピンドル装置の前面にも多量にかかる。この多量に供給される加工液が回転軸を支持する軸受内部に浸入しやすく、加工液が軸受内部に浸入すると、軸受の潤滑不良や焼付きなどの原因となるため軸受の防水性能が重要となる。特に、グリース封入潤滑やグリース補給潤滑される軸受においては、エアと共に潤滑油が供給されるオイル・エア潤滑やオイルミスト潤滑の軸受と比較して軸受内部が低圧であるため、加工液が軸受内部に浸入し易く、より高い防水性能が必要となる。

一般的な防水機構としては、オイルシールやＶリングなどの接触式シールが知られている。しかしながら、この接触式シールを、ｄｍｎ値が４０万以上（より好適には、５０万以上）の高速回転で使用されるスピンドル装置に適用した場合、接触式シールの接触部からの発熱が大きく、シール部材が摩耗して防水性能を長期間に亘って維持し難い問題がある。このため、工作機械では、スピンドル装置の前端部（工具側）に、回転軸と一体回転可能にフリンガーを固定し、該フリンガーとハウジングとの間の隙間を小さくした非接触シールである、所謂ラビリンスシールを構成して防水を図っている。高速で回転するフリンガーは、ラビリンス効果と共に、フリンガーに降りかかった加工液を遠心力で径方向外方に振り飛ばして、加工液の軸受内部への浸入を防止している。

フリンガーによる遠心力及びラビリンス効果を利用した防水効果は、回転の高速化や大径のフリンガーを用いることで遠心力を大きくすると共に、フリンガーとハウジングとの間の隙間を極力小さく、且つ、長く設けることが効果的である。しかし、高速回転したり、フリンガーの直径を大きくすると、フリンガーに作用する遠心力及びフープ応力もこれに比例して大きくなる。

遠心力による影響を抑制する従来の技術としては、工具に装着されたコレットを工具保持部のテーパ孔に挿入し、工具保持部に螺合するナットを締め付けて工具を工具保持部に固定するようにした工具ホルダにおいて、ナットの外周面に炭素繊維層を巻き付け、遠心力によるナットの膨張抑制を図ったものが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、特許文献２に記載の工作機械用主軸装置におけるシール装置においては、主軸の先端部と一体的に回転する遮蔽版を、ハウジングの先端面に対して隙間を隔てて対向するように配置し、遮蔽版とハウジングの先端面との間にラビリンス部を設けている。このように構成することによって、ワークなどに当たって跳ね返ったクーラントがハウジングの内部に浸入することを防止している。

また、特許文献３に記載の工作機械用主軸装置においては、主軸キャップと端面カバーとで形成するラビリンスシールを備え、当該ラビリンスシールがラビリンス室を備えるように構成されており、ラビリンス室の容積を大きく設定することで、主軸キャップと端面カバーとの隙間からラビリンス室にクーラント液が浸入した場合、ラビリンス室内のクーラント液の圧力が低下しクーラント液の流動を減衰させることを図っている。そして、主軸と主軸ヘッドの主軸ハウジングとの隙間から主軸の先端側に向かって大量の圧縮エアを供給することなく、主軸の軸受部にクーラント液が浸入するのを防止している。

また、図７に示すように、従来のスピンドル装置１０は、工作機械用のモータビルトイン式スピンドル装置であり、回転軸１１が、その工具側（前側、軸方向前方）を支承する２列の前側軸受５０，５０と、反工具側（後側、軸方向後方）を支承する２列の後側軸受６０，６０とによって、ハウジングＨに回転自在に支持されている。ハウジングＨは、工具側から順に、カバー１、前蓋３、外筒１３、後側ハウジング１４、後蓋５によって構成されている。外筒１３は、その軸方向前方に設けられた鍔部１３ａのボルト孔１３ｂにボルトを挿通して主軸ヘッドのブラケット（何れも不図示）に固定されている。

回転軸１１の工具側には、軸中心を通り軸方向に形成された工具取付孔２４及び雌ねじ２５が設けられている。工具取付孔２４及び雌ねじ２５は、刃具などの不図示の工具を回転軸１１に取付けるために使用される。なお、工具取付孔２４及び雌ねじ２５の代わりに、回転軸１１の軸芯に従来公知のドローバー（図示せず）を摺動自在に挿嵌するようにしてもよい。ドローバーは、いずれも不図示の工具ホルダを固定するコレット部を備え、皿ばねの力によって反工具側方向に付勢する。

回転軸１１の前側軸受５０，５０と後側軸受６０，６０間の略軸方向中央には、回転軸１１と一体回転可能に配置されるロータ２６と、ロータ２６の周囲に配置されるステータ２７とを備える。ステータ２７は、ステータ２７に焼き嵌めされた冷却ジャケット２８を、ハウジングＨを構成する外筒１３に内嵌することで、外筒１３に固定される。ロータ２６とステータ２７とはモータＭを構成し、ステータ２７に電力を供給することでロータ２６に回転力を発生させて回転軸１１を回転させる。

各前側軸受５０は、外輪５１と、内輪５２と、接触角を持って配置される転動体としての玉５３と、図示しない保持器と、をそれぞれ有するアンギュラ玉軸受であり、各後側軸受６０は、外輪６１と、内輪６２と、転動体としての玉６３と、図示しない保持器と、を有するアンギュラ玉軸受である。前側軸受５０，５０（並列組合せ）と後側軸受６０，６０（並列組合せ）とは、互いに協働して背面組み合わせとなるように配置されている。

後側軸受６０，６０の外輪６１，６１は、後側ハウジング１４に対して軸方向に摺動自在に内嵌するスリーブ１８に内嵌すると共に、このスリーブ１８に不図示のボルトで一体的に固定された後側軸受外輪押え１９によって、外輪間座６４を介してスリーブ１８に対し軸方向に位置決め固定されている。

後側軸受６０，６０の内輪６２，６２は、回転軸１１に外嵌されており、回転軸１１に締結された他のナット２１によって、内輪間座６５を介して回転軸１１に対し軸方向に位置決め固定されている。後側ハウジング１４と後側軸受外輪押え１９との間にはコイルばね２３が配設され、このコイルばね２３のばね力が、後側軸受外輪押え１９をスリーブ１８と共に後方に押圧する。これにより、後側軸受６０，６０に予圧が付与される。

前側軸受５０，５０の外輪５１，５１は、外筒１３に内嵌されており、外筒１３にボルト締結された前蓋３によって外輪間座５４を介して外筒１３に対し軸方向に位置決め固定されている。

前側軸受５０，５０の内輪５２，５２は、回転軸１１に外嵌されており、回転軸１１に締結されたナット７によって回転軸１１に対し軸方向に位置決め固定されている。

また、前蓋３の径方向内方部と、ナット７の径方向外方部と、の間にはラビリンス隙間が形成され、さらに、これら前蓋３及びナット７の軸方向前方を覆うように、カバー１が前蓋３にボルト９によって固定されることによって、加工液がスピンドル装置１０の前面にかかった場合であっても、当該加工液が回転軸１１を支持する前側軸受５０内部に浸入することを防止している。

特開平６−２２６５１６号公報 特開２００２−２６３９８２号公報 特開２０１０−７６０４５号公報

しかしながら、図７に示した従来のスピンドル装置１０では、多量の液体がスピンドル装置１０の前面に吹きかかった場合、前蓋３とナット７との間のラビリンス隙間を通り前側軸受５０へ浸入し、前側軸受５０が損傷する虞がある。

また、一般的にフリンガーは、ＳＣ材、ＳＣＭ材、ＳＵＳ材、ＡＬ材、ＣＵ材などの比較的比重が大きな金属材料で製作されている。従って、フリンガーに降りかかる加工液に大きな遠心力を作用させるために、フリンガーの直径を大きくすると、フリンガー自身、特に外径側に大きな遠心力が作用する。工作機械の回転軸のようにｄｍｎ値が１００万以上となる高速回転においては、遠心力によってフリンガーが変形したり、極端な場合には遠心力がフリンガーの引張強度を越えて破壊に至る可能性がある。このため、遠心力による影響が許容される程度に、フリンガーの直径や回転軸の回転速度を制限する必要がある。

従来のｄｍｎ値が１００万以上となる環境下で使用されるスピンドル装置では、遠心力の大きさを考慮してフリンガーの寸法を制限していたために、防水性能の点で改善の余地があった。

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、ｄｍｎ値が１００万以上の高速回転可能、且つ、良好な防水機能を有するスピンドル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） 回転軸と、
前記回転軸を軸受を介して回転自在に支持するハウジングと、
前記軸受への液体の浸入を抑制する防水機構の少なくとも一部を構成し、前記回転軸に一体回転可能に固定されるフリンガーと、
を備えたスピンドル装置であって、
前記フリンガーは、
前記回転軸に固定される基部と、
前記基部から径方向外方に延設され、前記ハウジングの軸方向端面に対して僅かな隙間を介して軸方向に対向配置された円盤部と、
前記円盤部から軸方向に延設され、前記ハウジングの外周面に対して僅かな隙間を介して径方向に対向配置された円環部と、
を有し、
前記ハウジングの外周面のうち、前記円環部と径方向に対向する対向面には、少なくとも一つの円周溝が凹設されることを特徴とするスピンドル装置。
（２） 前記対向面には、軸方向に互いに離間した複数の前記円周溝が凹設されることを特徴とする（１）に記載のスピンドル装置。
（３） 前記複数の円周溝の前記回転軸からの径方向距離は、前記フリンガーの円盤部から軸方向に離れるに従って大きくなることを特徴とする（２）に記載のスピンドル装置。
（４） 前記複数の円周溝の前記回転軸からの径方向距離は、前記フリンガーの円盤部から軸方向に離れるに従って小さくなることを特徴とする（２）に記載のスピンドル装置。
（５） 前記フリンガーの円環部の内周面は、前記フリンガーの円盤部から軸方向に離れるに従って、前記回転軸からの径方向距離が大きくなるテーパ形状又は略階段形状に形成されることを特徴とする（１）〜（４）の何れか１つに記載のスピンドル装置。
（６） 前記フリンガーの基部は、前記ハウジングの内周面に対して僅かな隙間を介して径方向に対向配置されており、
前記ハウジングは、前記内周面に凹設された環状溝と、前記環状溝と前記外周面とを連通する連通孔と、を有することを特徴とする（１）〜（５）の何れか１つに記載のスピンドル装置。
（７） 前記フリンガーの少なくとも一部は、炭素繊維複合材料から形成されることを特徴とする（１）〜（６）の何れか１つに記載のスピンドル装置。

上記（１）に記載のスピンドル装置によれば、仮に、ハウジングの外周面とフリンガーの円環部との間のラビリンス隙間に液体が浸入した場合であっても、液体はハウジングの外周面に設けられた円周溝に溜まるので、軸受への液体の浸入を抑制することが可能となる。

上記（２）に記載のスピンドル装置によれば、ハウジングの外周面には複数の円周溝が設けられるので、軸受への液体の浸入をさらに抑制することが可能となる。

上記（３）に記載のスピンドル装置によれば、複数の円周溝の回転軸からの径方向距離は、フリンガーの円盤部から軸方向に離れるに従って大きくなるように形成されているので、円周溝に溜まった液体に働く遠心力はフリンガーの円盤部から軸方向に離れるに従って大きくなる。したがって、ハウジングの外周面とフリンガーの円環部との間のラビリンス隙間に液体が浸入した場合であっても、当該液体を外部に排出する効果を高めることが可能となる。

上記（４）に記載のスピンドル装置によれば、複数の円周溝の回転軸からの径方向距離は、フリンガーの円盤部から軸方向に離れるに従って小さくなるように形成されているので、特に、スピンドル装置を横向き（軸方向が重力方向に対して垂直の状態）で用いる場合、液体は重力の影響によって、円盤部から軸方向に離れた側の円周溝に溜まり易くなり、ハウジングの外周面とフリンガーの円環部との間のラビリンス隙間に浸入し難くなる。

上記（５）に記載のスピンドル装置によれば、フリンガーの円環部の内周面には、フリンガーの円盤部から軸方向に離れるに従って、回転軸からの径方向距離が大きくなるテーパ形状又は略階段形状に形成されるので、フリンガーの円環部の内周面に付着した液体に働く遠心力は、フリンガーの円盤部から軸方向に離れるに従って大きくなる。したがって、ハウジングの外周面とフリンガーの円環部の内周面との間のラビリンス隙間に液体が浸入した場合であっても、当該液体を外部に排出する効果を高めることが可能となる。

上記（６）に記載のスピンドル装置によれば、フリンガーとハウジングとの間のラビリンスに液体が浸入した場合であっても、当該液体はハウジングの内周面に凹設された環状溝に溜まり、連通孔を介して外部に排出されるので、軸受への液体の浸入をさらに抑制することができる。

上記（７）に記載のスピンドル装置によれば、フリンガーの少なくとも一部が炭素繊維複合材料から形成されているので、金属と比較して質量が小さくなることで遠心力が小さくなり、また、金属と比較して引張強度が高いので遠心力による変形が更に抑制される。したがって、当該フリンガーは、高いｄｍｎ値でも使用することができ、径方向長さ及び軸方向長さを大きくすることができるので、液体の振り切りも強くできると共に、ラビリンスを長く確保することができ、良好な防水性能を得ることが可能となる。

本発明の第１実施形態に係るスピンドル装置の断面図である。 図１に示すスピンドル装置の要部拡大図である。 本発明の第２実施形態に係るスピンドル装置の要部拡大図である。 本発明の第３実施形態に係るスピンドル装置の要部拡大図である。 本発明の第４実施形態に係るスピンドル装置の要部拡大図である。 本発明の第５実施形態に係るスピンドル装置の要部拡大図である。 従来のスピンドル装置の断面図である。

以下、本発明に係るスピンドル装置の各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
（第１実施形態）

先ず、本発明の第１実施形態に係るスピンドル装置について説明する。なお、本実施形態のスピンドル装置１０Ａは、図７に示した従来のスピンドル装置１０と基本的構成を同一とするので、同一部分には同一符号又は相当符号を付してその説明を省略する。

図１及び２に示すように、本実施形態のスピンドル装置１０ＡのハウジングＨは、工具側から順に、前側軸受外輪押さえ１２、外筒１３、後側ハウジング１４、及び後蓋５によって構成されている。

前側軸受５０，５０の外輪５１，５１は、外筒１３に内嵌されており、外筒１３にボルト１５で締結された前側軸受外輪押え１２によって外輪間座５４を介して外筒１３に対し軸方向に位置決め固定されている。

また、前側軸受５０，５０の内輪５２，５２は、回転軸１１に外嵌されており、回転軸１１に締結されたナット１６によってフリンガー４０及び内輪間座５５を介して回転軸１１に対し軸方向に位置決め固定されている。

フリンガー４０は、前側軸受５０，５０より工具側（図中左側）において回転軸１１に外嵌し、ナット１６で内輪５２，５２と共に回転軸１１に固定されている。

フリンガー４０は、回転軸１１に外嵌して固定された基部としてのボス部４１と、該ボス部４１の軸方向前端部から径方向外方に延設された円盤部４２と、該円盤部４２の径方向外方端部から軸方向後方に向かってリング状に延設された円環部４３と、を有する。

ボス部４１は、前側軸受外輪押さえ１２の内周面８３に対して僅かな隙間を介して径方向に対向配置され、円盤部４２は前側軸受外輪押さえ１２の軸方向前端面７１に対して僅かな隙間を介して軸方向に対向配置され、円環部４３は前側軸受外輪押さえ１２の外周面７５及び当該外周面７５に滑らかに接続する外筒１３の外周面９３に対して僅かな隙間を介して径方向に対向配置される。このように、フリンガー４０は、ハウジングＨを構成する前側軸受外輪押さえ１２及び外筒１３と僅かな軸方向隙間及び径方向隙間、例えば０．５ｍｍ程度の隙間を介して対向配置され、所謂ラビリンスシールを構成する。

特に、円環部４３の内周面４５と、前側軸受外輪押さえ１２及び外筒１３の外周面７５、９３と、の間にはその周速度の差によってエアカーテンが形成され、被加工物を加工する際、スピンドル装置１０Ａに降りかかる加工液が前側軸受５０，５０側に入ることを抑制するための防水機構を構成する。

ここで、外筒１３の外周面９３のうち、円環部４３の内周面４５と径方向に対向する対向面９５には、径方向内方に向かって円周溝７９が全周に亘って凹設されている。したがって、仮にラビリンス隙間に加工液が浸入した場合であっても、加工液は円周溝７９に溜まるので、前側軸受５０への加工液の浸入を抑制することが可能である。

前側軸受外輪押さえ１２は、フリンガー４０のボス部４１と径方向に対向する内周面８３に、径方向外方に向かって全周に亘るように凹設された環状溝８５と、該環状溝８５から径方向外方に延びる第１延出孔８９と、を有している。また、外筒１３には、第１延出孔８９の径方向外方端部と接続して軸方向後方に延びる第２延出孔９０と、第２延出孔９０の軸方向後方端部に接続して径方向外方に延び、鍔部１３ａの外周面に連通する第３延出孔９１と、を有している。そして、これら第１、２、３延出孔８９、９０、９１は、環状溝８５と鍔部１３ａの外周面とを連通する連通孔としてのドレン孔８８を構成する。したがって、フリンガー４０のボス部４１と前側軸受外輪押さえ１２の内周面８３との間に研削液が浸入した場合であっても、当該研削液は、環状溝８５に溜まり、ドレン孔８８を介して外部に排出されるので、前側軸受５０への研削液の浸入をさらに抑制することが可能である。

なお、防水性能をより発揮するために、本実施形態のスピンドル装置１０Ａは、横向き（軸方向が重力方向に対して垂直の状態）で、且つ、鍔部１３ａに設けられたドレン孔８８の開口８８ａが重力方向を指向するように用いることが望ましい。スピンドル装置１０Ａを横向きで使用することによって、ラビリンス隙間に研削液が浸入し難くなると共に、ドレン孔８８の開口８８ａを重力方向に指向させることによって、ラビリンスから研削液を排出する効果を高めることができる。

また、本発明のフリンガー４０は、金属と比較して、引張強度が高く、比重が小さい炭素繊維複合材料（ＣＦＲＰ）から形成されている。

具体的に、炭素繊維複合材料としては、例えば、ＰＡＮ（ポリアクリルニトリル）を主原料とした炭素繊維からなる糸を平行に引きそろえたものや、炭素繊維からなる糸で形成した織物（シート状）に、硬化剤を含むエポキシ樹脂などの熱硬化樹脂を含浸させてなるシートを多数層重ね合わせて、芯金などに巻きつけ、加熱硬化させることで製造される。また、ピッチ系を主原料とした炭素繊維を使用することもできる。炭素繊維複合材料は、纖維方向・角度を最適化することで、引張強度、引張弾性率、線膨張係数などの物性値を用途に合わせて最適化することができる。

炭素繊維複合材料の特性としては、例えば、引張強度１８００〜３５００ＭＰａ、引張弾性率１３０〜２８０ＧＰａ、比重１．５〜２．０ｇ／ｃｃの物性値を持ったＰＡＮ系を主原料とした炭素繊維を用いると、従来の高張力鋼などと比べて、引張強度は同等以上であり、比重は１／５程度になる（比強度では、通常の金属材料に比べて略３倍となる）。また、熱膨張係数は、繊維方向・角度を最適化することにより、−５〜＋１２×１０^−６Ｋ^−１にすることができるので、従来の炭素鋼に比べて１〜１／１０程度にすることができる。

このように、金属と比較して比重が小さい炭素繊維複合材料を用いることで、直径が同じであればフリンガー４０に作用する遠心力を大幅に小さくすることができ、高速回転時におけるフリンガー４０の遠心力破損の虞がなくなる。更に、引張強度が金属と比較して同等以上であるため、遠心力による変形も抑えられる。従って、回転軸１１の回転速度に対する制約や、フリンガー４０の大きさ（径方向）に対する制限を大幅に緩和することができる。

これにより、従来達成することが困難であった更なる高速回転化、或いはフリンガー４０の大型化が可能となり、加工液に作用する遠心力を高めて、降りかかる加工液を確実に径方向外方に振り飛ばして軸受内部への浸入を防止することができる。また、フリンガー４０の円環部４３に作用する遠心力が小さくなることで、比較的強度が弱い片持ち構造となる円環部４３の開口側（図中右側）が径方向外方へ拡径することを抑制することができる。これにより、円環部４３の径方向長さ及び軸方向長さを長く設定して、ラビリンスシールの長さが長くなり防水効果が向上する。

フリンガー４０と回転軸１１との嵌合は、金属と炭素繊維複合材料との線膨張係数の差を考慮して、例えば数μｍ程度のすきま嵌めとするのが好ましく、この場合、高速回転時に回転軸１１の膨張によりしまり嵌め嵌合となる。また、フリンガー４０と前側軸受外輪押さえ１２との隙間も、両者の線膨張係数の差を考慮して、金属製の回転軸１１や前側軸受外輪押さえ１２が熱膨張しても干渉の発生が生じない程度の隙間（例えば、φ０．５ｍｍ以下）に設定される。

以上説明したように、本実施形態のスピンドル装置１０Ａによれば、仮に、ハウジングＨを構成する前側軸受外輪押さえ１２及び外筒１３の外周面７５、９３とフリンガー４０の円環部４３との間のラビリンス隙間に加工液が浸入した場合であっても、加工液は外筒１３の外周面９３に設けられた円周溝７９に溜まるので、前側軸受５０への加工液の浸入を抑制することが可能となる。

また、ラビリンス隙間に加工液が浸入した場合であっても、当該加工液は前側軸受外輪押さえ１２の内周面８３に凹設された環状溝８５に溜まり、ドレン孔８８を介して外部に排出されるので、前側軸受５０への加工液の浸入をさらに抑制することができる。

また、フリンガー４０が炭素繊維複合材料から形成されているので、金属と比較して質量が小さくなることで遠心力が小さくなり、また、金属と比較して引張強度が高いので遠心力による変形が更に抑制される。したがって、当該フリンガー４０は、高いｄｍｎ値でも使用することができ、径方向長さ及び軸方向長さを大きくすることができるので、加工液の振り切りも強くできると共に、ラビリンスを長く確保することができ、良好な防水性能を得ることが可能となる。

（第２実施形態）
次に、本発明のスピンドル装置の第２実施形態を図３に基づいて説明する。本実施形態のスピンドル装置は、外筒の構成が第１実施形態と異なる。その他の部分については、本発明の第１実施形態のスピンドル装置と同様であるので、同一部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。

本実施形態の外筒１３は、外周面９３のうち円環部４３の内周面４５と径方向に対向する対向面９５に、軸方向に互いに離間し、径方向内方に向かう複数の円周溝７９、７９・・・が凹設されているので、前側軸受５０への加工液の浸入を効果的に抑制できる。

さらに、外筒１３の外周面９３には、円環部４３の内周面４５と径方向に対向しない、円周溝７９より軸方向後方位置においても、径方向内方に向かう円環溝８０が凹設されている。当該円環溝８０の軸方向前側端部８０ａと、円環部４３の軸方向後端面４６と、は回転軸１１と直交する同一平面上に位置している。したがって、スピンドル停止時においても、加工液は円環溝８０によって案内されて外部に排出されるので、加工液がラビリンス隙間に浸入することを防止することが可能である。

（第３実施形態）
次に、本発明のスピンドル装置の第３実施形態を図４に基づいて説明する。本実施形態のスピンドル装置は、前側軸受外輪押さえ及びフリンガーの構成が第２実施形態と異なる。その他の部分については、第２実施形態のスピンドル装置と同様であるので、同一部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。

本実施形態の外筒１３は、外周面９３の対向面９５に複数の円周溝７９、７９・・・が凹設されており、これら複数の円周溝７９、７９・・・の回転軸１１からの径方向距離は、軸方向後方に向かうに従って、すなわちフリンガー４０の円盤部４２から軸方向に離れるに従って、大きくなるように形成されている。さらに、円環溝８０の回転軸１１からの径方向距離は、何れの円周溝７９の回転軸１１からの径方向距離よりも、大きくなるように設定されている。

また、フリンガー４０の円環部４３は、内周面４５の回転軸１１からの径方向距離が、軸方向後方に向かうに従って大きくなる略階段形状に形成されている。なお、内周面４５は、必ずしも略階段形状に形成される必要はなく、回転軸１１からの径方向距離が軸方向後方に向かうに従って大きくなるテーパ形状であってもよい。

以上説明したように、本実施形態のスピンドル装置１０Ａによれば、複数の円周溝７９、７９・・・の回転軸１１からの径方向距離は、軸方向後方に従って大きくなるように形成されており、円環溝８０の回転軸１１からの径方向距離は、何れの円周溝７９の回転軸１１からの径方向距離よりも、大きくなるように設定されている。したがって、複数の円周溝７９、７９・・・及び円環溝８０に付着した加工液に働く遠心力は軸方向後方に向かうに従って大きくなる。したがって、ラビリンス隙間に加工液が浸入した場合であっても、当該加工液を外部に排出する効果を高めることが可能となる。

また、フリンガー４０の円環部４３の内周面４５には、軸方向後方に向かうに離れるに従って、回転軸１１からの径方向距離が大きくなるテーパ形状又は略階段形状に形成されるので、フリンガー４０の円環部４３の内周面４５に付着した加工液に働く遠心力は、軸方向後方に向かうに従って大きくなる。したがって、ラビリンス隙間に加工液が浸入した場合であっても、当該加工液を円環部４３の内周面４５によって案内して外部に排出する効果を高めることが可能となる。

（第４実施形態）
次に、本発明のスピンドル装置の第４実施形態を図５に基づいて説明する。本実施形態のスピンドル装置は、外筒の構成が第２実施形態と異なる。その他の部分については、第２実施形態のスピンドル装置と同様であるので、同一部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。

本実施形態の外筒１３は、外周面９３の対向面９５に複数の円周溝７９、７９・・・が凹設されており、これら複数の円周溝７９、７９・・・の回転軸１１からの径方向距離は、軸方向後方に向かうに従って、すなわちフリンガー４０の円盤部４２から軸方向に離れるに従って、小さくなるように形成されている。さらに、円環溝８０の回転軸１１からの径方向距離は、何れの円周溝７９の回転軸１１からの径方向距離よりも、小さくなるように設定されている。

したがって、本実施形態のスピンドル装置１０Ａによれば、特に、スピンドル装置１０Ａを横向き（軸方向が重力方向に対して垂直の状態）で用いる場合、加工液は重力の影響によって、軸方向後方側の円周溝７９及び円環溝８０に溜まり易くなり、ラビリンス隙間に浸入し難くなる。

（第５実施形態）
次に、本発明のスピンドル装置の第５実施形態を図６に基づいて説明する。本実施形態のスピンドル装置は、フリンガーの構成が第４実施形態と異なる。その他の部分については、第４実施形態のスピンドル装置と同様であるので、同一部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。

本実施形態のフリンガー４０の円環部４３の内周面４５は、回転軸１１からの径方向距離が、軸方向後方に向かうに従って大きくなるテーパ形状に形成されている。したがって、円環部４３の内周面４５に付着した加工液に働く遠心力は、軸方向後方に向かうに従って大きくなる。したがって、ラビリンス隙間に加工液が浸入した場合であっても、当該加工液を円環部４３の内周面４５によって案内して外部に排出する効果を高めることが可能となる。なお、内周面４５は、回転軸１１からの径方向距離が軸方向後方に向かうに従って大きくなる略階段形状であってもよい。

なお、本発明は、前述した各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。
フリンガー４０は、少なくとも一部が炭素繊維複合材料であればよく、例えば、フリンガー４０の外径側を炭素繊維複合材料から形成し、内径側をＳＣ材、ＳＣＭ材、ＳＵＳ材、ＡＬ材、ＣＵ材などの金属材料から形成してもよい。

また、上述の各実施形態においては、円周溝７９は、ハウジングＨの外周面のうち、フリンガー４０の円環部４３と径方向に対向する対向面に凹設されればよく、例えば、前側軸受外輪押さえ１２の外周面７５に凹設される構成としてもよい。

また、モータビルトイン式スピンドル装置として説明したが、これに限定されず、ベルト駆動方式スピンドル装置、モータの回転軸とカップリング連結されたモータ直結駆動方式スピンドル装置にも同様に適用可能である。更に、工作機械用のスピンドル装置に限定されず、防水機能が要望される、他の高速回転機器のスピンドル装置にも適用することができる。

１０Ａ スピンドル装置
１１ 回転軸
１２ 前側軸受外輪押さえ
１３ 外筒
４０ フリンガー
４１ ボス部（基部）
４２ 円盤部
４３ 円環部
４５ 内周面
４６ 軸方向後端面
５０ 前側軸受（軸受）
７１ 軸方向前端面（軸方向端面）
７５ 外周面
７９ 円周溝
８０ 円環溝
８０ａ 軸方向前側端部
８３ 内周面
８５ 環状溝
８８ ドレン孔（連通孔）
９３ 外周面
９５ 対向面
Ｈ ハウジング

Claims (7)

1. 回転軸と、
   前記回転軸を軸受を介して回転自在に支持するハウジングと、
   前記軸受への液体の浸入を抑制する防水機構の少なくとも一部を構成し、前記回転軸に一体回転可能に固定されるフリンガーと、
   を備えたスピンドル装置であって、
   前記フリンガーは、
   前記回転軸に固定される基部と、
   前記基部から径方向外方に延設され、前記ハウジングの軸方向端面に対して僅かな隙間を介して軸方向に対向配置された円盤部と、
   前記円盤部から軸方向に延設され、前記ハウジングの外周面に対して僅かな隙間を介して径方向に対向配置された円環部と、
   を有し、
   前記ハウジングの外周面のうち、前記円環部と径方向に対向する対向面には、少なくとも一つの円周溝が凹設されることを特徴とするスピンドル装置。
2. 前記対向面には、軸方向に互いに離間した複数の前記円周溝が凹設されることを特徴とする請求項１に記載のスピンドル装置。
3. 前記複数の円周溝の前記回転軸からの径方向距離は、前記フリンガーの円盤部から軸方向に離れるに従って大きくなることを特徴とする請求項２に記載のスピンドル装置。
4. 前記複数の円周溝の前記回転軸からの径方向距離は、前記フリンガーの円盤部から軸方向に離れるに従って小さくなることを特徴とする請求項２に記載のスピンドル装置。
5. 前記フリンガーの円環部の内周面は、前記フリンガーの円盤部から軸方向に離れるに従って、前記回転軸からの径方向距離が大きくなるテーパ形状又は略階段形状に形成されることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のスピンドル装置。
6. 前記フリンガーの基部は、前記ハウジングの内周面に対して僅かな隙間を介して径方向に対向配置されており、
   前記ハウジングは、前記内周面に凹設された環状溝と、前記環状溝と前記外周面とを連通する連通孔と、を有することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のスピンドル装置。
7. 前記フリンガーの少なくとも一部は、炭素繊維複合材料から形成されることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のスピンドル装置。

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