JP5887923B2 - 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、フリンガーを有する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では、工具が取り付けられた回転軸を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、工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位に供給される。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、工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位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やすく、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、シールが短期で摩耗してしまうことから、接触式シールをスピンドル装置には使用することができない。
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する。

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。

また、工作機械の主軸装置として、工具取付側端部の外周面に形成された溝内に、比重が小さく、縦弾性係数が大きい繊維を巻き付けた繊維層を設け、主軸の膨張を抑制したものが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

特許第３２６２３９５号公報

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） ハウジングと、
前記ハウジングに軸受を介して相対回転可能に支持される回転軸と、
前記回転軸の周囲に一体回転可能に固定され、前記ハウジングとの間にラビリンスシールを構成するフリンガーと、を備えたスピンドル装置であって、
前記ハウジングは、前記軸受の外輪に外嵌される外筒と、該外筒に固定され、前記外輪を軸方向に位置決めする外輪押さえと、を有し、
前記フリンガーは、前記外筒と前記外輪押さえとの結合面と僅かな隙間を介して対向し、
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スピンドル装置。
（２） 前記結合面は、前記外筒の内周面に前記外輪押さえを螺合することで、前記ハウジングの軸方向端面に臨んで形成され、
前記フリンガーは、前記外筒と前記外輪押さえとの結合面と僅かな隙間を介して軸方向に対向することを特徴とする（１）に記載のスピンドル装置。
（３） 前記結合面は、前記外筒の軸方向端面に前記外輪押さえを固定することで、前記ハウジングの外周面に臨んで形成され、
前記フリンガーは、前記外筒と前記外輪押さえとの結合面と僅かな隙間を介して径方向に対向することを特徴とする（１）に記載のスピンドル装置。
（４） ハウジングと、
前記ハウジングに軸受を介して相対回転可能に支持される回転軸と、
前記回転軸の周囲に一体回転可能に固定され、前記ハウジングとの間にラビリンスシールを構成するフリンガーと、を備えたスピンドル装置であって、
前記フリンガーは、前記回転軸に外嵌されるボス部と、該ボス部から径方向外方に延設される円盤部と、該円盤部の外周部から前記ハウジングに向かって軸方向に延設される円環部と、を備え、
前記円環部は、前記軸受の軸方向内側端面を越える長さを備え、前記ハウジングの外周面と僅かな隙間を介して径方向に対向し、
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スピンドル装置。

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径方向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） ハウジングと、
前記ハウジングに軸受を介して相対回転可能に支持される回転軸と、
前記回転軸の周囲に一体回転可能に固定され、前記ハウジングとの間にラビリンスシールを構成するフリンガーと、を備えたスピンドル装置であって、
前記フリンガーは、前記回転軸に外嵌されるボス部と、該ボス部から径方向外方に延設される円盤部と、を備え、前記円盤部の外周部が前記フリンガーの先端部を構成し、
前記円盤部の外周部は、前記ハウジングの軸方向端面と僅かな隙間を介して軸方向に対向しており、
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スピンドル装置。
（２） ハウジングと、
前記ハウジングに軸受を介して相対回転可能に支持される回転軸と、
前記回転軸の周囲に一体回転可能に固定され、前記ハウジングとの間にラビリンスシールを構成するフリンガーと、を備えたスピンドル装置であって、
前記ハウジングは、前記軸受の外輪に外嵌される外筒と、該外筒の軸方向端面に固定され、前記外輪を軸方向に位置決めする外輪押さえと、を有し、
前記外輪押さえは、軸方向外端面と外周面との間に、段差部を備え、
前記フリンガーは、前記回転軸に外嵌されるボス部と、該ボス部から径方向外方に延設される円盤部と、該円盤部の外周部から前記外輪押さえに向かって軸方向に延設される円環部と、を備え、
前記円環部は、段差部の外周面と僅かな隙間を介して径方向に対向し、
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スピンドル装置。
（３） ハウジングと、
前記ハウジングに軸受を介して相対回転可能に支持される回転軸と、
前記回転軸の周囲に一体回転可能に固定され、前記ハウジングとの間にラビリンスシールを構成するフリンガーと、を備えたスピンドル装置であって、
前記ハウジングは、前記軸受の外輪に外嵌される外筒と、該外筒に固定され、前記外輪を軸方向に位置決めする外輪押さえと、を有し、
前記フリンガーは、前記外筒と前記外輪押さえとの結合面と僅かな隙間を介して対向し、
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スピンドル装置。
（４） 前記結合面は、前記外筒の内周面に前記外輪押さえを螺合することで、前記ハウジングの軸方向端面に臨んで形成され、
前記フリンガーは、前記外筒と前記外輪押さえとの結合面と僅かな隙間を介して軸方向に対向することを特徴とする（３）に記載のスピンドル装置。
（５） 前記結合面は、前記外筒の軸方向端面に前記外輪押さえを固定することで、前記ハウジングの外周面に臨んで形成され、
前記フリンガーは、前記外筒と前記外輪押さえとの結合面と僅かな隙間を介して径方向に対向することを特徴とする（３）に記載のスピンドル装置。
（６） ハウジングと、
前記ハウジングに軸受を介して相対回転可能に支持される回転軸と、
前記回転軸の周囲に一体回転可能に固定され、前記ハウジングとの間にラビリンスシールを構成するフリンガーと、を備えたスピンドル装置であって、
前記フリンガーは、前記回転軸に外嵌されるボス部と、該ボス部から径方向外方に延設される円盤部と、該円盤部の外周部から前記ハウジングに向かって軸方向に延設される円環部と、を備え、
前記円環部は、前記軸受の軸方向内側端面を越える長さを備え、前記ハウジングの外周面と僅かな隙間を介して径方向に対向し、
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、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、遠心力によるフリンガーへの影響を軽減することができる。また、引張強度が金属と比較して高いので、遠心力による変形をさらに抑制することができる。これにより、回転軸を高速で回転することができるとともに、フリンガーに対する大きさの制限が大幅に緩和されて径方向長さを大きくすることができるため、ラビリンスを長く確保することで良好な防水性能が得られる。また、フリンガーの軽量化によって、回転方向のイナーシャが小さくなり、加減速時間の短縮が図れ、サイクルタイムの短縮が可能となり、生産効率の向上が期待できる。さらに、回転軸の先端部の質量が小さくなり、回転軸の固有値を高くすることができ、より高速で回転可能であり、また、高速回転時の振動も小さくすることができる。

また、上記（１）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ることによる上記効果に加え、フリンガーが、外筒と外輪押さえとの結合面と僅かな隙間を介して対向することで、該結合面がラビリンスの内側に位置し、結合面からの加工液の侵入を抑制することができる。

上記（４）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ることによる上記効果に加え、フリンガーの円環部が、軸受の軸方向内側端面を越える長さを備え、ハウジングの外周面と僅かな隙間を介して径方向に対向することで、加工液がハウジングにかかってハウジングが過度に冷却されるのを抑制して、軸受の内外輪の温度差を小さくすることができ、例えば、定位置予圧が付与される軸受における予圧の増加を抑制できる。

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。 （ａ）は、第１実施形態の変形例に係るスピンドル装置の部分断面図であり、（ｂ）は、第１実施形態の他の変形例に係るスピンドル装置の部分断面図である。 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。

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）

図１及び図２に示すように、本実施形態のスピンドル装置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）を支承する２列の前側軸受５０，５０と、反工具側（後側）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、前側軸受外輪押さえ１２、外筒１３、及び後側ハウジング１４によって構成されている。

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。

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の軸方向端面にボルト１５で締結固定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。

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。

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。

フリンガー４０は、回転軸１１に外嵌するボス部４１と、ボス部４１から径方向外方に延設された円盤部４２と、を有する。円盤部４２の外周部４２ａは、フリンガー４０の先端部を構成し、前側軸受外輪押さえ１２よりも径方向内側に位置する。

フリンガー４０は、前側軸受外輪押さえ１２と僅かな軸方向隙間及び径方向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。即ち、円盤部４２の軸方向内端面４２ｂは、その外周部４２ａを含め、前側軸受外輪押さえ１２の軸方向端面１２ａと僅かな隙間、例えば０．５ｍｍ程度の隙間を介して軸方向に対向している。

これにより、円盤部４２の外周部４２ａの軸方向内端面４２ｂと前側軸受外輪押さえ１２の軸方向端面１２ａ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１０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。また、ラビリンス部位に加工液や粉塵が侵入したとしても、フリンガー４０の遠心力による振り切り効果で、円盤部４２の外周部４２ａから外部に排出することができ、主軸内部に加工液や粉塵が侵入するのを防止することができる。

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。

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１０によれば、回転軸１１に一体回転可能に固定され、前側軸受５０，５０への加工液の浸入を抑制する防水機構の一部を構成するフリンガー４０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、同じ回転速度であれば遠心力が小さくので、遠心力によるフリンガー４０への影響を軽減することができる。さらに、引張強度が金属と比較して高いので、遠心力による変形が更に抑制される。これにより、回転軸１１の高速回転化、即ちｄｍｎ値で１００万以上、より好ましくはｄｍｎ値で１５０万以上でも使用できると共に、フリンガー４０に対する大きさの制限が大幅に緩和されて径方向長さを大きくすることができるため、ラビリンスを長く確保することで良好な防水性能が得られる。

また、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に対して僅かな隙間を介して対向配置されるので、フリンガー４０と前側軸受外輪押さえ１２とにより非接触シールであるラビリンスシールを構成することができ、長期間に亘って安定して前側軸受５０，５０への加工液の浸入を抑制することができる。また、フリンガー４０の軽量化によって、回転方向のイナーシャが小さくなり、加減速時間の短縮が図れ、サイクルタイムの短縮が可能となり、生産効率の向上が期待できる。さらに、回転軸１１の先端部の質量が小さくなり、回転軸１１の固有値を高くすることができ、より高速で回転可能であり、また、高速回転時の振動も小さくすることができる。

また、フリンガー４０は、回転軸１１に外嵌されるボス部４１と、該ボス部４１から径方向外方に延設される円盤部４２と、を備え、円盤部４２の外周部４２ａがフリンガー４０の先端部を構成し、円盤部４０の外周部４２ａは、前側軸受外輪押さえ１２の軸方向端面１２ａと僅かな隙間を介して軸方向に対向している。これにより、ラビリンス部位に加工液や粉塵が侵入したとしても、フリンガー４０の遠心力による振り切り効果で、加工液や粉塵を円盤部４２の外周部４２ａから外部に排出することができ、主軸内部に加工液や粉塵が侵入するのを防止することができる。また、例えば、工具を下方に向けて加工する縦型スピンドル装置として使用することで、ラビリンス部位に入った加工液を停止時に円盤部４２の外周部４２ａから排出することができ、加工液がラビリンス部位に滞留するのを防止することができる。

なお、図２（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態の変形例に係るスピンドル装置の部分断面図を示す。図２（ａ）に示すフリンガー４０では、円盤部４２の径方向中間には、前側軸受外輪押さえ１２と対向する面に、前側軸受外輪押さえ１２側に向かって突出する凸部４４が形成されている。また、前側軸受外輪押さえ１２には、フリンガー４０と対向する面に、フリンガー４０の凸部４４と対向して該凸部４４を僅かな隙間を介して収容可能な凹部１２ｂが形成されている。したがって、フリンガー４０の凸部４４によって、ラビリンス部位を長く構成することができ、防水性能を向上することができる。
また、この変形例においても、フリンガー４０の先端部を構成する円盤部４０の外周部４２ａは、前側軸受外輪押さえ１２の軸方向端面１２ａと僅かな隙間を介して軸方向に対向しているので、縦型スピンドル装置として使用することで、ラビリンス部位に入った加工液を停止時に円盤部４２の外周部４２ａから排出することができ、加工液がラビリンス部位に滞留するのを防止することができる。

また、図２（ｂ）に示すフリンガー４０では、互いに対向する円盤部４２の軸方向内端面４２ｂと前側軸受外輪押さえ１２の軸方向端面１２ａとが、径方向外方に向かうにつれて徐々に軸方向に工具側に傾斜するテーパ状に形成されてもよい。このようなフリンガー４０を縦型スピンドル装置に適用することで、ラビリンス部位に入った加工液を停止時に円盤部４２の外周部４２ａからより効率的に排出することができ、加工液がラビリンス部位に滞留するのをより確実に防止することができる。

（第２実施形態）
次に、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。なお、第１実施形態のスピンドル装置と同一部分には同一又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。

ハウジングＨは、第１実施形態と同様、前側軸受５０の外輪５１に外嵌される外筒１３と、外筒１３の軸方向端面に固定され、外輪５１を軸方向に位置決めする前側軸受外輪押さえ１２と、を含む。前側軸受外輪押さえ１２には、軸方向外端面と外周面との間に、段差部１２ｃが設けられる。

フリンガー４０は、回転軸１１に外嵌するボス部４１と、ボス部４１から径方向外方に延設された円盤部４２と、該円盤部４２の外周部から後方（前側軸受外輪押さえ１２側）に向かってリング状に延設された円環部４３と、を有する。

円環部４３は、段差部１２ｃの外周面と僅かな隙間、例えば０．５ｍｍ以下の隙間を介して径方向に対向する。従って、本実施形態では、第１実施形態に比べ、円環部４３の内周面と段差部１２ｃの外周面との間に、径方向のラビリンス部位が付加されることになり、防水性能を向上することができる。
また、フリンガー４０の円環部４３の外周面は、ハウジングＨの外周面よりも径方向内側に配置されるため、例えば、旋回型のスピンドル装置において、旋回時にハウジングＨが先に障害物と干渉することで、フリンガー４０の損傷を抑制することができる。

フリンガー４０は、炭素繊維複合材料から形成されるので、フリンガー４０の円環部４３に作用する遠心力が小さくなり、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、本実施形態のスピンドル装置１０によれば、フリンガー４０が炭素繊維複合材料から形成されることによる第１実施形態の効果に加え、フリンガー４０の円環部４３が、外輪押さえ１２の段差部１２ｃの外周面と僅かな隙間を介して径方向に対向することで、径方向のラビリンス部位を付加することができ、防水性能を向上することができる。

なお、円環部４３を有する本実施形態のようなフリンガー４０は、工具を水平に向けて使用する横型スピンドル装置のほか、工具を水平よりも上方に向けて使用するスピンドル装置に適用するのが好ましい。

（第３実施形態）
次に、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。なお、第１及び第２実施形態のスピンドル装置と同一部分には同一又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。

本実施形態のハウジングＨは、前側軸受５０の外輪５１に外嵌される外筒１３と、外筒１３の内周面に形成されたねじ孔１３ａに螺合固定され、外輪５１を軸方向に位置決めする前側軸受外輪押さえ３１と、を含む。従って、外筒１３と前側軸受外輪押さえ３１との結合面３２は、ハウジングＨの軸方向端面に臨んで形成される。また、外筒１３の軸方向端面と外周面との間には、段差部１３ｂが設けられる。

フリンガー４０は、回転軸１１に外嵌するボス部４１と、ボス部４１から径方向外方に延設された円盤部４２と、該円盤部４２の外周部から後方（前側軸受外輪押さえ３１側）に向かってリング状に延設された円環部４３と、を有する。円環部４３は、段差部１３ｂの外周面と僅かな隙間、例えば０．５ｍｍ以下の隙間を介して径方向に対向する。

また、フリンガー４０の円盤部４２は、外筒１３と前側軸受外輪押さえ３１との結合面３２と僅かな隙間を介して軸方向に対向する。

これにより、本実施形態のスピンドル装置１０によれば、フリンガー４０が炭素繊維複合材料から形成されることによる第１実施形態の効果に加え、フリンガー４０の円盤部４２が、外筒１３と前側軸受外輪押さえ３１との結合面３２と僅かな軸方向隙間を介して対向することで、該結合面３２がラビリンスの内側に位置し、結合面３２からの加工液の侵入を抑制することができる。

（第４実施形態）
次に、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。なお、第１〜第３実施形態のスピンドル装置と同一部分には同一又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。

ハウジングＨは、前側軸受５０の外輪５１に外嵌される外筒１３と、外筒１３の軸方向端面に固定され、外輪５１を軸方向に位置決めする前側軸受外輪押さえ１２と、を含む。従って、外筒１３と前側軸受外輪押さえ１２との結合面３３は、ハウジングＨの外周面に臨んで形成される。外筒１３には、軸方向外端面と外周面との間に、段差部１３ｂが設けられており、前側軸受外輪押さえ１２は、段差部１３ｂの外周面と略同一外径に設計されている。

フリンガー４０は、回転軸１１に外嵌するボス部４１と、ボス部４１から径方向外方に延設された円盤部４２と、該円盤部４２の外周部から後方（前側軸受外輪押さえ１２側）に向かってリング状に延設された円環部４３と、を有する。円環部４３は、前側軸受外輪押さえ１２の外周面及び段差部１３ｂの外周面と僅かな隙間、例えば０．５ｍｍ以下の隙間を介して径方向に対向する。

また、フリンガー４０の円環部４３は、外筒１３と前側軸受外輪押さえ１２との結合面３３と僅かな隙間を介して径方向に対向する。

これにより、本実施形態のスピンドル装置１０によれば、フリンガー４０が炭素繊維複合材料から形成されることによる第１実施形態の効果に加え、フリンガー４０が、外筒１３と前側軸受外輪押さえ１２との結合面３３と僅かな径方向隙間を介して対向することで、該結合面３３がラビリンスの内側に位置し、結合面３３からの加工液の侵入を抑制することができる。

（第５実施形態）
次に、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。なお、第１〜第４実施形態のスピンドル装置と同一部分には同一又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。

ハウジングＨは、前側軸受５０の外輪５１に外嵌される外筒１３と、外筒１３の軸方向端面に固定され、外輪５１を軸方向に位置決めする前側軸受外輪押さえ１２と、を含む。

フリンガー４０は、回転軸１１に外嵌するボス部４１と、ボス部４１から径方向外方に延設された円盤部４２と、該円盤部４２の外周部から後方（前側軸受外輪押さえ１２側）に向かってリング状に延設された円環部４３と、を有する。円環部４３は、前側軸受５０の軸方向内側端面５０ａを越える長さを備え、前側軸受外輪押さえ１２の外周面及び外筒１３の外周面と僅かな隙間、例えば０．５ｍｍ以下の隙間を介して径方向に対向する。

これにより、本実施形態のスピンドル装置１０によれば、フリンガー４０が炭素繊維複合材料から形成されることによる第１実施形態の効果に加え、フリンガー４０の円環部４３が、前側軸受５０の軸方向内側端面５０ａを越える長さを備え、ハウジングＨの外周面と僅かな隙間を介して径方向に対向することで、加工液がハウジングＨにかかってハウジングＨが過度に冷却されるのを抑制して、前側軸受５０の内外輪５１，５２の温度差を小さくすることができ、例えば、定位置予圧が付与される前側軸受５０における予圧の増加を抑制できる。

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。
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。
また、本発明のスピンドル装置は、縦型スピンドル装置や横型スピンドル装置として適用されてもよく、また、旋回型のスピンドル装置であってもよい。

また、本実施形態では、フリンガーは、全体が炭素繊維複合材料から形成されているが、少なくとも一部が炭素繊維複合材料から形成されてもよい。例えば、フリンガーは、円盤部で径方向に分割した２部材で構成し、内径側部分をＳＣ材、ＳＣＭ材、ＳＵＳ材、ＡＬ材、ＣＵ材などの金属材料で形成し、外径側部分を炭素繊維複合材料で形成してもよい。これにより、遠心力が最も大きくなる外径側部分で遠心力を抑制すると共に、機械的強度の高い炭素繊維複合材料で内径側部分の膨張を抑えることができる。また、金属材料で形成されるボス部が、回転軸１１、ナット１６、内輪５２，５２、及び内輪間座５５と同じ金属製となるため、線膨張係数の差による伸び量の差が少なく、内輪５２，５２の軸方向固定力が変化し難い。

さらに、フリンガー４０の形状は、各実施形態の防水性能を満たす限り、任意に設計可能であり、例えば、円盤部４２の軸方向端面（軸方向外端面や軸方向内端面）や外周面、円環部４３の外周面や内周面や軸方向内端面は、テーパ形状に形成されてもよい。

１０ スピンドル装置
１１ 回転軸
１２ 外輪押さえ
４０ フリンガー
４１ ボス部
４２ 円盤部
４３ 円環部
４４ 凸部
５０ 前側軸受（軸受）
６０ 後側軸受
Ｈ ハウジング

Claims (4)

1. ハウジングと、
   前記ハウジングに軸受を介して相対回転可能に支持される回転軸と、
   前記回転軸の周囲に一体回転可能に固定され、前記ハウジングとの間にラビリンスシールを構成するフリンガーと、を備えたスピンドル装置であって、
   前記ハウジングは、前記軸受の外輪に外嵌される外筒と、該外筒に固定され、前記外輪を軸方向に位置決めする外輪押さえと、を有し、
   前記フリンガーは、前記外筒と前記外輪押さえとの結合面と僅かな隙間を介して対向し、
   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スピンドル装置。
2. 前記結合面は、前記外筒の内周面に前記外輪押さえを螺合することで、前記ハウジングの軸方向端面に臨んで形成され、
   前記フリンガーは、前記外筒と前記外輪押さえとの結合面と僅かな隙間を介して軸方向に対向す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. 前記結合面は、前記外筒の軸方向端面に前記外輪押さえを固定することで、前記ハウジングの外周面に臨んで形成され、
   前記フリンガーは、前記外筒と前記外輪押さえとの結合面と僅かな隙間を介して径方向に対向することを特徴とする請求項１に記載のスピンドル装置。
4. ハウジングと、
   前記ハウジングに軸受を介して相対回転可能に支持される回転軸と、
   前記回転軸の周囲に一体回転可能に固定され、前記ハウジングとの間にラビリンスシールを構成するフリンガーと、を備えたスピンドル装置であって、
   前記フリンガーは、前記回転軸に外嵌されるボス部と、該ボス部から径方向外方に延設される円盤部と、該円盤部の外周部から前記ハウジングに向かって軸方向に延設される円環部と、を備え、
   前記円環部は、前記軸受の軸方向内側端面を越える長さを備え、前記ハウジングの外周面と僅かな隙間を介して径方向に対向し、
   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スピンドル装置。

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