JPH08290346A - 遊星増速機構内蔵スピンドル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 遊星増速機構内蔵スピンドル装置において、
単純かつコンパクトで、クーラントスルー形回転工具を
適用可能なクーラント供給構造を提供する。 【解決手段】 従動軸２の内部にクーラント供給路２０
が全長にわたって延びて設けられるとともに、この従動
軸２は駆動軸１の貫通穴４を介して駆動軸１の基端側へ
延びており、クーラント供給源Ｔからのクーラント液
は、ロータリジョイント２５から直接従動軸２の内部全
長にわたって流れて、高速回転する従動軸２の発熱部位
である支持軸受１１および遊星増速機構３が効率良く冷
却される。これにより、クーラント液のスピンドル装置
内部への漏れも生じず、また、回転工具１６へもクーラ
ント液を供給するクーラントスルー構造の採用が可能と
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は遊星増速機構内蔵ス
ピンドル装置に関し、さらに詳細には、切削や研削加工
等を行う工作機械に装備されるとともに、回転工具を増
速回転する遊星増速機構を内蔵してなるスピンドル装置
において、スピンドルの発熱部位および回転工具にクー
ラント液を供給するための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】遊星ローラ増速機構や遊星歯車増速機構
等の遊星増速機構を内蔵するスピンドル装置は、入力側
の駆動回転速度を何倍かに増速させて出力側へ伝達する
機能を備えており、近時は生産能率の向上等から、特に
高速回転が要求されるマシニングセンタなどの工作機械
に多用されている。

【０００３】例えば、摩擦伝動を利用した遊星ローラ増
速機構（いわゆるトラクションドライブ増速機構）を内
蔵するスピンドル装置は、図１０に示すように、駆動軸
ａが、主軸台の固定ケーシングｏに回転可能に据付け支
持されるとともに、伝動ベルトｂを介して駆動モータＭ
に駆動連結され、また、先端部に工具ホルダｃが装着さ
れる従動軸ｄが、上記駆動軸ａと同心状にかつ回転可能
に軸支されて、これら両軸ａ，ｄ間にトラクションドラ
イブ増速機構ｅが介装されている。

【０００４】そして、駆動モータＭにより回転駆動され
る駆動軸ａの回転速度は、トラクションドライブ増速機
構ｅの遊星運動により、何倍かに増速されて従動軸ｄに
駆動伝達され、工具ホルダｃに保持された回転工具ｆが
高速回転される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このように
高速回転するスピンドル装置を備えた工作機械において
は、ワークに対して切削や研削加工等を直接行う回転工
具ｆばかりでなく、上記スピンドル装置のトラクション
ドライブ増速機構ｅや軸受ｇ，ｇ，…の部位も発熱して
高温になる。このため、これらの部位を冷却するための
構造の具備が要求されるところ、駆動軸ａと従動軸ｄが
別体で相対的に回転することから、これら両軸ａ，ｄ内
を連通する単純かつコンパクトな冷却構造の採用が困難
であり、いわゆるクーラントスルーの構造を備える回転
工具ｆの採用も不可能であった。

【０００６】この点に関して、例えば、実開昭６３−７
４２５０号公報に開示されるようなクーラント供給構造
を備えるスピンドル装置が既に提案されている。

【０００７】ここに開示されるスピンドル装置は、図１
１に示すように、工作機械のスピンドル（主軸）ｈに取
外し可能に装着される工具アダプタの形態とされ、上記
スピンドルｈに取付けられる駆動軸ｉと、この駆動軸ｉ
を回転可能に支承する装置本体ｊと、先端部に工具取付
部ｋを有し、上記駆動軸ｉの内部に同心状にかつ回転可
能に軸支される従動軸ｌと、これら従動軸ｌと駆動軸ｉ
の間に介装された増速歯車機構ｍとを備えてなる。そし
て、スピンドルｈと一体に回転駆動される駆動軸ｉの回
転速度は、増速歯車機構ｍの遊星運動により何倍かに増
速されて、従動軸ｌさらには工具取付部ｋに保持された
回転工具ｆに伝達される。

【０００８】また、クーラント供給構造は、クーラント
供給路ｎ₁ 〜ｎ₆ が、工作機械の固定部ｏから、装置本
体ｊ用のストッパピンｐ、装置本体ｊおよび駆動軸ｉを
介して、従動軸ｌに連通するように設けられており、ま
た、相対回転する駆動軸ｉと従動軸ｌとの間におけるク
ーラント供給路ｎ₅ ，ｎ₆ の接続部は、シールリングｑ
により液密性が確保されている。

【０００９】しかしながら、このような構造では、接続
部のシールリングｑの部位が、スピンドル装置内部に直
接露出しているとともに、このシールリングｑは駆動軸
ｉと従動軸ｌの相対的な回転により磨耗して、その液密
性は経時的に低下することとなる。これがため、この接
続部からクーラント液がスピンドル装置内部へ漏れると
ともに、さらには軸受部分まで達して潤滑の妨げとなる
ことがあり、この結果、軸受ｇ，ｇ，…が焼き付きを起
こすなどして、寿命の点で問題がある。

【００１０】特に、このクーラント供給構造は、図１０
に示すような据付け型で比較的長寿命が要求されるスピ
ンドル装置への適用は実際上不可能である。しかも、こ
の構造は、スピンドル装置自体の複雑な内部構造との関
係もあって、クーラント供給路ｎ₁ 〜ｎ₆ が必然的に長
くかつ複雑化しており、この点においても上記据付け型
のスピンドル装置への適用を不適なものとしていた。

【００１１】また、例えば、特開昭５８−４６２５１号
公報に開示されるスピンドル装置の潤滑油供給構造をク
ーラント液供給のための構造として転用することも考え
られる。

【００１２】この潤滑油供給構造は、図１２に示すよう
に、駆動軸ａと従動軸ｄにそれぞれ軸心に沿う給油通路
ｒ，ｓが設けられるとともに、駆動軸ａ内の給油通路ｒ
は、その基端が外部の給油源Ｔにオイル細管ｔを介して
連通されて、給油通路ｒ，ｓ内へ潤滑油が強制的に噴出
圧送される構成とされている。また、駆動軸ａと従動軸
ｄとの間における給油通路ｒ，ｓの接続には、中空円筒
状のカーボンシールｕが給油通路ｒ内に介装されるとと
もに、このカーボンシールｕは、弾発スプリングｖによ
る軸方向の弾発付勢力により、従動軸ｄの端面に当接さ
れて、この部位の液密性が保持されている。

【００１３】しかしながら、このように、低速側、高速
側の両軸ａ，ｄの給油通路ｒ，ｓがカーボンシールｕを
介して接続される構造では、潤滑油供給構造としては問
題ないが、クーラント液供給構造に適用した場合は、や
はり上記と同様な問題が避けられない。つまり、接続部
のカーボンシールｕの部位が、スピンドル装置内部に直
接露出しているとともに、このカーボンシールｕは駆動
軸ａと従動軸ｄの相対的な回転により経時的に磨耗し
て、クーラント液に対して十分な液密性を確保すること
ができない。これがため、やはり上記接続部分からクー
ラント液がスピンドル装置内部へ漏れて、軸受部分まで
達して潤滑の妨げとなり、この結果、軸受ｇ，ｇ，…が
焼き付いてしまうという問題を生じることとなり、実際
にはクーラント液供給構造への転用が不可能な構造であ
った。

【００１４】この発明はかかる従来の問題点に鑑みてな
されたものであって、その目的とするところは、回転工
具を増速回転する遊星増速機構を内蔵するとともに、単
純かつコンパクトで、しかもクーラントスルー構造の回
転工具が適用できるクーラント供給構造を備えたスピン
ドル装置の提供にある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のスピンドル装置は、回転駆動源に回転可能
に駆動連結される駆動軸と、この駆動軸と同心状にかつ
回転可能に配されるとともに、先端部に回転工具が取外
し可能に装着される従動軸と、これら駆動軸および従動
軸間に介装されて、前記駆動軸の回転速度を増速して前
記従動軸に駆動伝達する遊星増速機構とを備えるもので
あって、前記駆動軸は、その軸心に沿って貫通する貫通
穴を有する中空状とされ、前記従動軸は、その内部に全
長にわたって延びるクーラント供給路を有するととも
に、その基端側部分が前記駆動軸の貫通穴内に挿通さ
れ、このクーラント供給路の基端が、ロータリジョイン
トを介してクーラント供給源に接続されることを特徴と
する。

【００１６】本発明においては、高速側である従動軸の
基端側部分が、駆動軸の貫通穴内に挿通されるととも
に、その内部にクーラント供給路が全長にわたって延び
て設けられており、駆動軸と従動軸が別体で設けらてい
るにもかかわらず、スピンドル装置内部には、クーラン
ト液供給路の接続部が直接露出しない構造とされてい
る。

【００１７】したがって、クーラント供給源から供給さ
れるクーラント液は、駆動軸の外部を経由することなく
ロータリジョイントから直接従動軸の内部全長にわたっ
て流れて、高速回転する従動軸の発熱部位である支持軸
受や増速機構が効率良く冷却され、クーラント液のスピ
ンドル装置内部への漏れも生じない。

【００１８】また、従動軸の先端部に保持される回転工
具として、クーラント供給口を備えた構造のものを使用
するとともに、上記クーラント供給路の先端をこの回転
工具のクーラント供給口に接続することにより、従来の
この種のスピンドル装置において不可能であった、回転
工具先端部にもクーラント液を供給するクーラントスル
ー構造を採用することが可能となる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。

【００２０】実施形態１ 本発明に係る遊星増速機構内蔵スピンドル装置を図１な
いし図３に示し、このスピンドル装置は、具体的には、
ボール盤、マシニングセンタあるいは多軸ヘッドを備え
る加工機等の工作機械の主軸台に装備される据付け型の
ものであって、駆動軸１、従動軸２および遊星増速機構
３を主要部として備えるとともに、その内部に後述する
クーラントスルータイプのクーラント供給構造を備え
る。

【００２１】入力側つまり低速側の駆動軸１は、その軸
心に沿って貫通する貫通穴４を有する中空円筒状のもの
で、軸受５，５により主軸台の固定ケーシング６に回転
可能に軸承されている。この駆動軸１の基端部には、伝
動プーリ７が取付け固定されており、この伝動プーリ７
は、伝動ベルト８，８を介して、回転駆動源である駆動
モータＭの駆動軸Ｍａに取付け固定された伝動プーリ９
に駆動連結されている。また、駆動軸１の先端部は、後
述するように、遊星増速機構３を介して従動軸２に連係
されている。

【００２２】出力側つまり高速側の従動軸２は上記駆動
軸１と同心状に配置されてなり、その先端部に工具ホル
ダ１０が取外し可能に装着されるとともに、その基端側
部分が駆動軸１の貫通穴４を挿通されて、駆動軸１の基
端側外部へ突出して延びている。

【００２３】具体的には、従動軸２は図示されるよう
に、その基端側部位２ｂが駆動軸１の貫通穴４の内径よ
りも若干小さい外径を有する小径部とされている。この
従動軸２の先端側部位２ａと基端側部位２ｂは、上記駆
動軸１の前後側位置において、軸受１１，１１，…によ
りそれぞれ上記固定ケーシング６に回転可能に軸承され
るとともに、これら両端側部位２ａ，２ｂの中間部位２
ｃが、上記遊星増速機構３を介して駆動軸１に駆動連結
されている。

【００２４】上記従動軸２の先端部のホルダ取付部１５
は、工具ホルダ１０を取外し交換可能に装着する構造と
され、図示の実施形態においては、工具ホルダ１０のテ
ーパシャンク部１０ａを挿入保持するテーパ穴１５ａ
と、このテーパシャンク部１０ａを従動軸２先端に締付
け固定する袋ナット１５ｂとから構成されている。

【００２５】また、上記工具ホルダ１０に保持される回
転工具１６は、エンドミルやドリル等の穴開け切削具で
あって、その内部にクーラント供給口１６ａを備えたク
ーラントスルータイプのものが使用され、後述するよう
に、従動軸２内に貫設されたクーラント供給路２０と協
働して、クーラントスルー構造を構成している。

【００２６】遊星増速機構３は、駆動軸１の回転速度を
増速して従動軸２に駆動伝達するもので、これら駆動軸
１および従動軸２間に介装されている。具体的には、こ
の遊星増速機構３は、摩擦伝動を利用した遊星ローラ増
速機構、いわゆるトラクションドライブ増速機構の形態
とされており、太陽ローラ３ａ、複数個（例えば３個）
の遊星ローラ３ｂ，３ｂ，…および環状固定軌道３ｃを
主要部として構成されている。

【００２７】上記太陽ローラ３ａは、従動軸２の中間部
位２ｃの円筒外周面からなり、この太陽ローラ３ａ上を
上記遊星ローラ３ｂ，３ｂ，…が転接される。これら遊
星ローラ３ｂ，３ｂ，…は弾性ローラの形態とされ、駆
動軸１の先端部において、それぞれ駆動ピン２１を介し
て回転可能にかつ等間隔に配されてなる。また、環状固
定軌道３ｃは上記固定ケーシング６の内周面からなり、
上記遊星ローラ３ｂ，３ｂ，…をその内側において転接
案内する。

【００２８】そして、これら各構成要素３ａ、３ｂ，３
ｂ，…、３ｃが摩擦伝動可能に配設されて、上記遊星ロ
ーラ増速機構３が構成される。したがって、駆動軸１が
回転駆動されると、上記遊星ローラ３ｂ，３ｂ，…が上
記環状固定軌道３ｃに沿って摩擦転動し、つまり公転し
ながら自転して、この自転による回転力が太陽ローラ３
ａに摩擦伝動される。これにより、上記従動軸２が上記
駆動軸１よりも何倍かに増速された回転速度をもって回
転駆動されることとなる。なお、この場合の増速比は、
目的に応じて、遊星ローラ増速機構３の各構成要素３
ａ，３ｂ，３ｂ，…，３ｃ間の径寸法比等を調整するこ
とにより適宜設定される。

【００２９】前述したクーラント供給構造を構成するク
ーラント供給路２０は、図示されるように、従動軸２の
内部においてその軸心に沿って全長にわたって延びて設
けられ、その基端２０ａがロータリジョイント２５を介
して装置外のクーラント供給源Ｔに連通されるととも
に、その先端部２０ｂが上記回転工具１６のクーラント
供給口１６ａに連通されている。また、従動軸２の中間
部位２ｃにおいては、遊星増速機構３のラジアル方向荷
重が働くことから、クーラント供給路２０が小径の細管
状とされて、この部位の強度が確保されている。

【００３０】上記ロータリジョイント２５は、円筒状の
回転側部材２５ａと静止側部材２５ｂとからなる。

【００３１】回転側部材２５ａは、接続カラー部材２６
により、上記従動軸２の基端側部位２ｂに同心状にかつ
一体的に連結されて、従動軸２と一体に回転駆動される
とともに、その中央孔２７が従動軸２のクーラント供給
路２０に同軸状に連通されている。

【００３２】一方、静止側部材２５ｂは、取付カラー部
材２８により、工作機械の固定ケーシング６の一部６ａ
に取付け固定されるとともに、その中央孔２９が接続孔
３０を介して上記クーラント供給源Ｔに連通されてい
る。

【００３３】上記固定ケーシングの一部６ａは、上記従
動軸２の軸線方向へ移動可能とされて、上記静止側部材
２５ｂが上記回転側部材２５ａに係脱可能に当接係合し
て、その中央孔２７，２９同士が接続される構成とされ
ている。これに関連して、これら両部材２５ａ，２５ｂ
の端面部には、シールリング３１，３１がそれぞれ取り
付けられて、中央孔２７，２９接続時の液密性が確保さ
れる。

【００３４】また図示しないが、これら中央孔２７，２
９の接続部位にはクーラント回収部が設けられており、
この接続部位から洩れたクーラント液が上記クーラント
回収部を介してクーラントタンクへ回収される構成とさ
れている。ここから洩れるクーラント液（若干量）はま
た上記シールリング３１、３１の焼付きを有効に防止す
る。

【００３５】なお、図面において、５０は各軸受部等に
潤滑油を供給するための潤滑油供給路を示しており、こ
の潤滑油供給路５０は、その基端が図外の潤滑油供給源
に連通されるとともに、その先端が噴射ノズル（図示省
略）を介して各軸受部等に開口されている。

【００３６】しかして、以上のように構成されたスピン
ドル装置において、駆動モータＭの駆動により、伝動プ
ーリ９，伝動ベルト８、伝動プーリ７を介して駆動軸１
が回転駆動されると、この駆動軸１の回転は、前述した
遊星摩擦伝動装置３の遊星運動により、数倍に増速され
て従動軸２へ駆動伝達され、この従動軸２と共に先端の
回転工具１６が高速回転される。

【００３７】この高速回転により、特に従動軸２のころ
がり軸受１１，１１，…の部分と、遊星ローラ増速機構
３の太陽ローラ３ａの部位が発熱して温度が上昇する
が、クーラント供給源Ｔから供給されるクーラント液
が、ロータリジョイント２５（２５ａ，２５ｂ）からク
ーラント供給路２０を介して従動軸２の内部全長にわた
って流れる結果、これらの発熱部位が効率良く冷却され
る。クーラント供給路２０を流れるクーラント液は、さ
らに回転工具１６のクーラント供給口１６ａへも流れ
て、回転工具１６も冷却する。

【００３８】この場合、高速側である従動軸２つまりク
ーラント供給路２０が、駆動軸１の貫通穴４を介して駆
動軸１の基端側外部へ延びているから、駆動軸１と従動
軸２が別体で設けらているにもかかわらず、クーラント
供給源Ｔからのクーラント液は、駆動軸１を経由するこ
となく、ロータリジョイント２５により直接従動軸２の
内部全長にわたって流れることとなり、クーラント液が
スピンドル装置内部へ漏れて、軸受部等の潤滑を妨げた
り焼付きを起こすことはない。

【００３９】実施形態２ 本実施形態は図４に示されており、実施形態１の遊星増
速機構内蔵スピンドル装置の基端側部分の構造が改変さ
れたものである。

【００４０】本実施形態においては、従動軸２が、駆動
軸１の基端側外部へ突出して延びて設けられるととも
に、その基端側部位２ｂが、軸受１１により駆動軸１の
貫通穴４内に回転可能に軸承されている。

【００４１】さらに、この従動軸２の基端側部位２ｂに
は、ロータリジョイント２５の回転側部材２５ａが一体
的に設けられており、従動軸２内に設けられたクーラン
ト供給路２０の基端２０ａが、固定ケーシング６側に設
けられた静止側部材２５ｂの中央孔２９に直接接続され
る構造とされている。その他の構成および作用は実施形
態１と同様である。

【００４２】実施形態３ 本実施形態は図５に示されており、実施形態２と同様
に、実施形態１の遊星増速機構内蔵スピンドル装置の基
端側部分の構造が改変されたものである。

【００４３】本実施形態においては、従動軸２の基端側
部位２ｂが駆動軸１の基端側部位の内部で終わるように
設けられるとともに、この従動軸２の基端側部位２ｂに
は、実施形態２と同様、ロータリジョイント２５の回転
側部材２５ａが一体的に設けられている。これに対応し
て、固定ケーシング６側に設けられた静止側部材２５ｂ
も、上記駆動軸１の基端側部位の内部に突入可能とされ
ている。これにより、従動軸２内に設けられたクーラン
ト供給路２０の基端２０ａは、上記駆動軸１の基端側内
部において、上記静止側部材２５ｂの中央孔２９に直接
接続されることとなる。

【００４４】また、これに関連して、上記両部材２５
ａ，２５ｂの端面部には、前述した実施形態１，２と同
様に、シールリング３１，３１がそれぞれ取り付けられ
て、中央孔２０ａ，２９接続時の液密性が確保されると
ともに、さらに、上記従動軸２の基端側部位２ｂと駆動
軸１の基端側部位との間には、ラビリンスシール６０が
介装されている。これにより、上記両部材２５ａ，２５
ｂの接続部位から洩れたクーラント液の、装置内部への
侵入が有効に防止される。

【００４５】なお、本実施形態においては従動軸２の全
長が比較的短いため、その基端側部位２ｂは、実施形態
１や実施形態２のように駆動軸１または固定ケーシング
６に対して軸承されない自由端とされている。その他の
構成および作用は実施形態１と同様である。

【００４６】実施形態４ 本実施形態は図６および図７に示されており、実施形態
１の遊星増速機構内蔵スピンドル装置における潤滑油供
給路５０の配管構成が改変されたものである。

【００４７】本実施形態においては、潤滑油供給路５０
は、前述した各軸受部等のほか、遊星増速機構３の軸受
部へも連通されている。具体的には、潤滑油供給路５０
は、駆動軸１の軸受５，５や従動軸２の軸受１１，１
１，…にそれぞれ連通されるとともに、その一部５０ａ
が、遊星増速機構３の遊星ローラ３ｂを軸支する駆動ピ
ン２１内にも延びて設けられている。

【００４８】上記遊星増速機構３の駆動ピン２１へ連通
する潤滑油供給路５０ａは、固定ケーシング６から、上
記駆動軸１の貫通穴４と従動軸２との間の隙間により構
成された連通路５０ｂを介して、上記駆動ピン２１内に
貫設された供給部５０ｃへ連通されている。この目的の
ため、上記貫通穴４の内径と従動軸２の基端側部位２ｂ
の外径との寸法差は、実施形態１におけるそれよりも若
干大きく設定されて、上記連通路５０ｂとしての有効な
断面開口が確保されている。

【００４９】しかして、図外の上記潤滑油供給源から潤
滑油供給路５０ａへ供給された潤滑油は、上記連通路５
０ｂを介して、遊星増速機構３の各駆動ピン２１の供給
部５０ｃへとそれぞれ流れて、この駆動ピン２１の軸受
２１ａを潤滑している。

【００５０】その他の構成および作用は実施形態１と同
様である。なお、本実施形態における潤滑油供給路５０
ａの構成は、目的に応じて、実施形態１における駆動軸
１と従動軸２間の潤滑用として適用することも可能であ
る。

【００５１】実施形態５ 本実施形態は図８および図９に示されており、このスピ
ンドル装置は、具体的には、マシニングセンタ（ＭＣ）
に取外し可能に装着されるＭＣ用工具アダプタの形態と
され、装置本体６０内に、主要部である駆動軸６１、従
動軸６２および遊星増速機構６３が一体的に組み込まれ
るとともに、前述した実施形態と同様のクーラントスル
ータイプのクーラント供給構造を内部に備えてなる。

【００５２】装置本体６０は、ほぼ円筒状の中空ハウジ
ングの形態とされ、マシニングセンタの機械本体６５に
対する回止め部６６を備えてなる。この回止め部６６
は、従来周知の構造とされ、装置本体６０の外周部にお
いて、この装置本体６０の軸線とほぼ平行に延びて設け
らており、その回止めピン６７が、上記機械本体６５の
回止めブロック６８に係合可能とされている。また、回
止めピン６７の内部には、装置本体６０内の各軸受部等
に潤滑油を供給する潤滑油供給路６９が設けられてお
り、この潤滑油供給路６９は、その下流側が装置本体６
０内の連通路６９ａを介して、後述する各軸受７１，８
０等の部位に連通される一方、その上流側が上記機械本
体６５の回止めブロック６８の連通路６８ａを介して、
図外の潤滑油供給源に連通可能とされている。

【００５３】駆動軸６１は、その軸心に沿って貫通する
貫通穴７０を有する中空円筒状のもので、軸受７１によ
り上記装置本体６０内に回転可能に軸支されている。駆
動軸６１の中間部は、遊星増速機構６３を介して従動軸
６２に駆動連結されるとともに、その基部６１ａが、マ
シニングセンタの主軸７５に取外し可能に装着されるシ
ャンク部とされている。１１０は上記主軸７５を機械本
体６５に回転可能に軸受支持するための軸受を示してい
る。

【００５４】このシャンク部６１ａはテーパシャンクの
形態とされて、上記主軸７５のテーパ穴７５ａに取外し
可能に嵌着される構造とされている。これに関連して、
シャンク部６１ａの先端部外周には、図示しない自動工
具交換装置（ＡＴＣ）の把握アームが係合する係合フラ
ンジ部７６が設けられるとともに、主軸７５のテーパ穴
７５ａ内にはドローバー機構７７が設けられている。

【００５５】このドローバー機構７７は、上記シャンク
部６１ａの基端係合部７８を着脱可能に引張支持するも
ので、軸方向へ移動可能なドローバー７７ａ、その先端
部に径方向へ移動可能に保持された係合用鋼球７７ｂ，
７７ｂ，…および上記テーパ穴７５ａ内に設けられた鋼
球逃げ部７７ｃを主要部として備えてなり、その基本構
成は従来周知のものである。

【００５６】そして、上記ドローバー７７ａの軸方向へ
の移動により、係合用鋼球７７ｂが上記シャンク部６１
ａの基端係合部７８と係脱可能とされるとともに、これ
ら両者の係合状態において、ドローバー７７ａがチャッ
ク方向（図８において右方向）へ移動することにより、
シャンク部６１ａは主軸７５のテーパ穴７５ａ内に引っ
張られてチャック支持されることとなる。

【００５７】また、上記ドローバー機構７７には、後述
する本スピンドル装置のクーラント供給構造と共働する
クーラント供給部７９を備える。このクーラント供給部
７９は、その供給孔７９ａが図外のクーラント供給源Ｔ
に連通されている。

【００５８】従動軸６２は、軸受８０，８０により上記
駆動軸６１の先端部内に、この駆動軸６１と同心状にか
つ回転可能に軸支されている。この従動軸６２は、その
基部が上記遊星増速機構６３を介して駆動軸６１に駆動
連結されるとともに、その先端部には工具取付部８１が
設けられている。この工具取付部８１には、エンドミル
やドリル等の回転工具８２が取外し交換可能に装着され
る。また、上記従動軸６２の基端側部位６２ａは、上記
駆動軸６１の貫通穴７０内に挿通されている。

【００５９】遊星増速機構６３は、前述した実施形態の
遊星増速機構３と同様、駆動軸６１と従動軸６２の間に
介装されたトラクションドライブ増速機構の形態とされ
ており、太陽ローラ６３ａ、複数個（例えば３個）の遊
星ローラ６３ｂ，６３ｂ，…および環状固定軌道６３ｃ
を主要部として備えてなる。太陽ローラ６３ａは、上記
従動軸６２の基端側部位６２ａの円筒外周面からなる。
なお、この遊星増速機構６３の具体的構成は、前述した
実施形態の遊星増速機構３とほぼ同様であり、その詳細
な説明については省略する。

【００６０】そして、駆動軸６１の回転駆動により、遊
星ローラ６３ｂ，６３ｂ，…が環状固定軌道６３ｃに沿
って摩擦転動し、これらの回転力が太陽ローラ６３ａに
摩擦伝動されて、上記従動軸６２が上記駆動軸６１より
も何倍かに増速された回転速度をもって回転駆動される
こととなる。

【００６１】スピンドル装置のクーラント供給構造は、
従動軸６２のクーラント供給路９０、ロータリジョイン
ト９１、駆動軸６１のクーラント供給路９２を主要部と
して備えてなり、前述したドローバー機構７７のクーラ
ント供給部７９と協働する構成とされている。

【００６２】上記クーラント供給路９０は、図示される
ように、従動軸６２の内部においてその軸心に沿って全
長にわたって延びて設けられている。このクーラント供
給路９０は、その基端９０ａがロータリジョイント９１
を介して上記クーラント供給路９２連通可能とされると
ともに、その先端部９０ｂが上記回転工具８２のクーラ
ント供給口８２ａに連通され、これにより、クーラント
スルー構造が構成されている。

【００６３】上記ロータリジョイント９１は、従動軸６
２に一体的に取り付けられた出力側部材９１ａと、駆動
軸６１の貫通穴７０内に配置された入力側部材９１ｂ
と、これら両者９１ａ，９１ｂを常時離脱方向へ付勢す
る弾発スプリング９１ｃとを主要部として備えてなる。

【００６４】上記出力側部材９１ａは、従動軸６２の基
端側部位６２ａに同心状にかつ一体的に螺着されてお
り、駆動軸６２の貫通穴７０内において非接触状態で従
動軸６２と一体に回転されるとともに、その中央孔９５
が従動軸６２のクーラント供給路９０に同軸状に連通さ
れている。

【００６５】一方、上記入力側部材９１ｂは、駆動軸６
２の貫通穴７０内に軸方向へ移動可能に内装されるとと
もに、上記弾発スプリング９１ｃにより、上記出力側部
材９１ａと離脱する方向へ常時弾発付勢されている。こ
れに関連して、上記貫通穴７０には、上記クーラント供
給路９２を有する円筒状の連結部材９６が同心状にかつ
一体的に螺合固定されており、その先端連通部９６ａ
に、上記入力側部材９１ｂの基端側部位９７が軸方向へ
摺動可能に挿入されている。この先端連通部９６ａは、
上記基端側部位９７との間に連通空間を形成するととも
に、上記クーラント供給路９２を介して、大径の基端連
通部９６ｂと連通されている。９６ｃは、上記先端連通
部９６ａと基端側部位９７の間の液密性を保持するＯリ
ングを示している。

【００６６】上記入力側部材９１ｂの中央孔９８は、図
９に示すように、上記従動軸６２のクーラント供給路９
０と同軸状とされるとともに、その基端部が径方向へ延
びて上記基端側部位９７の外周面に開口され、上記先端
連通部９６ａの連通空間に連通している。

【００６７】上記連結部材９６において、上記先端連通
部９６ａとクーラント供給路９２との境界部は平坦面９
９ａとされ、この平坦面９９ａは、上記入力側部材９１
ｂの基端平面９９ｂと協働して、開閉弁９９を構成して
いる。また、上記クーラント供給路９２の基端側は、ク
ーラント供給部７９の供給孔７９ａに接続可能とされて
いる。つまり、連結部材９６の基端部の外周部には、前
述した基端係合部７８が一体形成されるとともに、その
内周部には上記クーラント供給路９２に同軸状に連続す
る上記基端連通部９６ｂが形成されている。一方、上記
クーラント供給部７９は、この基端連通部９６ｂに挿入
係合される接続筒部７９ｂを備え、その中央に上記供給
孔７９ａが貫設されている。７９ｃは上記接続孔７８ｂ
と接続筒部７９ｂとの接続係合時において、この部位の
液密性を保持するためのＯリングを示している。

【００６８】また、上記入力側部材９１ｂの先端面は、
出力側部材９１ａの基端面に係脱可能に当接係合して、
その中央孔９８，９５同士が接続される構成とされてい
る。これに関連して、これら両部材９１ａ，９１ｂの端
面部には、シールリング１００、１００がそれぞれ取り
付けられて、中央孔９８，９５接続時の液密性が確保さ
れる。

【００６９】また、これら中央孔９８，９５の接続部位
において、駆動軸６１には、クーラント排出路１０１が
設けられている。このクーラント排出路１０１は、２本
の排出路１０１ａ，１０１ｂが上記中央孔９８，９５の
接続部近傍から径方向外方へ延びて合流し、係合フラン
ジ部７６の背面外部に臨んで開口されている。これによ
り、上記中央孔９８，９５の接続部位から洩れたクーラ
ント液は、上記クーラント排出路１０１を介してスピン
ドル装置の外部へ排出されて、図外のクーラントタンク
へ回収される構成とされている。ここから洩れるクーラ
ント液（若干量）が上記シールリング１００、１００の
焼付きを有効に防止するのは、前述の実施形態と同様で
ある。

【００７０】このように構成されたロータリジョイント
９１は、クーラント供給源Ｔからのクーラント液の供給
圧に連動して、断続動作することになる。

【００７１】すなわち、クーラント供給源Ｔからのクー
ラント液が、上記クーラント供給部７９を介して、本ス
ピンドル装置のクーラント供給構造に供給されると、ロ
ータリジョイント９１が接続動作する。つまり、図９に
おいて、クーラント供給圧により、ロータリジョイント
９１の入力側部材９１ｂが、弾発スプリング９１ｃの付
勢力に抗して左方へ移動する。

【００７２】すると、開閉弁９９が開弁されるととも
に、上記入力側部材９１ｂの先端面が、出力側部材９１
ａの基端面に密接状に係合して、クーラント供給源Ｔか
ら、供給孔７９ａ、クーラント供給路９２、中央孔９
８，９５、クーラント供給路９０および回転工具８２の
クーラント供給口８２ａに至るクーラントスルー構造が
形成されて、クーラント液が各発熱部位に供給される。

【００７３】一方、クーラント供給源Ｔからのクーラン
ト液の供給が停止されると、図９において、ジョイント
９１の入力側部材９１ｂが、弾発スプリング９１ｃの付
勢力により右方へ移動して、入力側部材９１ｂが出力側
部材９１ａから離隔して、ロータリジョイント９１が離
脱動作するとともに、上記開閉弁９９が閉弁される。

【００７４】しかして、以上のように構成されたスピン
ドル装置は、マシニングセンタの主軸７５に装着された
状態において、この主軸７５の回転駆動により、駆動軸
６１が一体回転されると、駆動軸６１の回転は、遊星増
速機構６３の遊星運動により、数倍に増速されて従動軸
６２へ駆動伝達され、この従動軸６２と共に先端の回転
工具８２が高速回転される。

【００７５】この高速回転に伴う各回転部位の発熱に対
して、クーラント供給源Ｔから供給されるクーラント液
は、前述したようにロータリジョイント９１等を介して
のクラントスルー構造（クーラント供給構造）により、
従動軸６２の内部全長にわたって流れて、これらの発熱
部位を効率良く冷却するとともに、回転工具８２のクー
ラント供給口８２ａへも流れて、回転工具８２も冷却す
る。

【００７６】この場合も前述した実施形態と同様、高速
側である従動軸６２のクーラント供給路９０が、駆動軸
６１の貫通穴７０内において、ロータリジョイント９１
によりクーラント供給路９２に接続され、このクーラン
ト供給路９２を介して駆動軸６１の基端側へ延びている
から、駆動軸６１と従動軸６２が別体で設けらているに
もかかわらず、スピンドル装置内部には、クーラント液
供給路の接続部が直接露出していない。このため、クー
ラント供給源Ｔからのクーラント液は、駆動軸６１外部
を経由することなく直接従動軸６２の内部全長にわたっ
て流れることとなり、クーラント液がスピンドル装置内
部へ漏れて、軸受部等の潤滑を妨げたり焼付きを起こす
ことはない。

【００７７】なお、上述した実施形態１〜５はあくまで
も本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明
はこれに限定されることなく、その範囲内において種々
設計変更可能である。例えば、以下のような改変が可能
である。

【００７８】(1) 実施形態１〜４においては、駆動軸１
と駆動モータＭとの連係がベルト伝動とされているが、
歯車伝動やカップリング伝動とされても良く、この場合
は具体的には図示しないが、上記伝動プーリ７，９に代
えて伝動歯車が設けられるとともに、伝動ベルト８，８
に代えて適数個の歯車からなる歯車列が設けられる。

【００７９】(2) 遊星増速機構３，６３、図示例におい
ては動作時の騒音や振動の低減化に優れた遊星ローラ増
速機構が採用されているが、これに限定されず、歯車伝
動を利用した遊星歯車増速機構も採用され得る。この場
合は具体的には図示しないが、太陽ローラ３ａ，６３ａ
に代えて太陽歯車が、遊星ローラ３ｂ，６３ｂに代えて
遊星歯車が、また環状固定軌道３ｃ，６３ｃに代えて内
歯歯車がそれぞれ設けられる。

【００８０】(3) 従動軸２，６２の先端部に装着される
回転工具１６，８２およびその装着構造についても、図
示以外の同様の構造が採用され得る。一例として、図示
の実施例においては、回転工具１６，８２がクーラント
供給口１６ａ，８２ａを備えて、クーラントスルー構造
とされているが、もちろんクーラント供給口１６ａ，８
２ａを備えない回転工具も適用可能である。

【００８１】(4) ロータリジョイント２５，９１の具体
的構造も、相対的な高速回転に適用可能である限り図示
のものに限定されない。

【００８２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
高速側である従動軸の内部にクーラント供給路が全長に
わたって延びて設けられているとともに、この従動軸の
基端側部分が駆動軸の貫通穴内に挿通されているから、
駆動軸と従動軸が別体で設けらているにもかかわらず、
スピンドル装置内部には、クーラント液供給路の接続部
が直接露出していない。

【００８３】したがって、クーラント供給源から供給さ
れるクーラント液は、駆動軸の外部を経由することな
く、ロータリジョイントから直接従動軸の内部全長にわ
たって流れて、高速回転する従動軸の発熱部位である支
持軸受および遊星増速機構が冷却され、しかもクーラン
ト液のスピンドル装置内部への漏れも生じない。

【００８４】また、このような構造とされているから、
従動軸の先端部に保持される回転工具として、クーラン
ト供給口を備えた構造のものが使用されるとともに、上
記クーラント供給路の先端がこの回転工具のクーラント
供給路に接続されることにより、従来のこの種のスピン
ドル装置において不可能であった、回転工具先端部にも
クーラント液を供給するクーラントスルー構造の採用が
可能となる。換言すれば、従来この種のスピンドル装置
において不可能であった、クーラントスルータイプの回
転工具の使用が可能となる。

【００８５】さらに、上述のごとく、遊星増速機構（特
に太陽ローラまたは太陽歯車等）および支持軸受部の冷
却が可能となることで、この種スピンドル装置のさらな
る高速回転化も実現し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施形態１である据付け型の遊星
増速機構内蔵スピンドル装置を示す縦断面図である。

【図２】同スピンドル装置の先端側部分を拡大して示す
縦断面図である。

【図３】同スピンドル装置の基端側部分を拡大して示す
縦断面図である。

【図４】本発明に係る実施形態２である据付け型の遊星
増速機構内蔵スピンドル装置の基端側部分のを示す図３
に対応した拡大縦断面図である。

【図５】本発明に係る実施形態３である据付け型の遊星
増速機構内蔵スピンドル装置の基端側部分のを示す図３
に対応した拡大縦断面図である。

【図６】本発明に係る実施形態４である据付け型の遊星
増速機構内蔵スピンドル装置を示す縦断面図である。

【図７】同スピンドル装置の先端側部分を拡大して示す
縦断面図である。

【図８】本発明に係る実施形態５である工具アダプタ型
の遊星増速機構内蔵スピンドル装置を示す縦断面図であ
る。

【図９】同スピンドル装置の基端側部分を拡大して示す
縦断面図である。

【図１０】従来の据付け型の遊星増速機構内蔵スピンド
ル装置を示す縦断面図である。

【図１１】従来のクーラント供給構造を備える工具アダ
プタ型の遊星増速機構内蔵スピンドル装置を示す縦断面
図である。

【図１２】従来の潤滑油供給構造を備える据付け型の遊
星増速機構内蔵スピンドル装置を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ 駆動軸 ２ 従動軸 ２ａ 従動軸の先端側部位 ２ｂ 従動軸の基端側部位 ２ｃ 従動軸の中間部位 ３ 遊星ローラ増速機構（遊星増速機
構） ４ 駆動軸の貫通穴 ６ 工作機械の固定ケーシング １１ 従動軸のころがり軸受 １６ 回転工具 １６ａ 回転工具のクーラント供給口 ２０ クーラント供給路 ２５ ロータリジョイント ５０，５０ａ 潤滑油供給路 ５０ｂ 連通路 ５０ｃ 供給部 ６０ 装置本体 ６１ 駆動軸 ６１ａ 駆動軸のシャンク部 ６２ 従動軸 ６２ａ 従動軸の基端側部位 ６３ 遊星増速機構 ７０ 駆動軸の貫通孔 ７５ 工作機械の主軸 ７７ ドローバー機構 ７９ ドローバー機構のクーラント供給部 ８２ 回転工具 ８２ａ 回転工具のクーラント供給口 ９０ クーラント供給路 ９１ ロータリジョイント ９２ クーラント供給路 ９９ 開閉弁 １０１ クーラント排出路 Ｍ 駆動モータ（回転駆動源） Ｔ クーラント供給源

フロントページの続き (72)発明者 永山 隆司 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 長谷川 清 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

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転駆動源に回転可能に駆動連結される
   駆動軸と、 この駆動軸と同心状にかつ回転可能に配されるととも
   に、先端部に回転工具が取外し可能に装着される従動軸
   と、 これら駆動軸および従動軸間に介装されて、前記駆動軸
   の回転速度を増速して前記従動軸に駆動伝達する遊星増
   速機構とを備えるものであって、 前記駆動軸は、その軸心に沿って貫通する貫通穴を有す
   る中空状とされ、 前記従動軸は、その内部に全長にわたって延びるクーラ
   ント供給路を有するとともに、その基端側部分が前記駆
   動軸の貫通穴内に挿通され、 このクーラント供給路の基端が、ロータリジョイントを
   介してクーラント供給源に接続されることを特徴とする
   遊星増速機構内蔵スピンドル装置。
2. 【請求項２】 工作機械の主軸台に回転可能に据付け支
   持される据付け型のものであって、 前記従動軸は、その先端側部位が前記駆動軸の前側位置
   において工作機械の固定側に、およびその基端側部位が
   工作機械の固定側または前記駆動軸内に、それぞれ軸受
   により回転可能に支承されてなり、 前記従動軸の中間部位が前記遊星増速機構を介して前記
   駆動軸に駆動連結されていることを特徴とする請求項１
   に記載の遊星増速機構内蔵スピンドル装置。
3. 【請求項３】 前記従動軸のクーラント供給路におい
   て、前記遊星増速機構が存在する軸方向部位は小径の細
   管状とされていることを特徴とする請求項２に記載の遊
   星増速機構内蔵スピンドル装置。
4. 【請求項４】 前記遊星増速機構の軸受部へ連通する潤
   滑油供給路を備え、この潤滑油供給路の中途箇所が、前
   記駆動軸の貫通穴と前記従動軸の間の隙間により構成さ
   れていることを特徴とする請求項２に記載の遊星増速機
   構内蔵スピンドル装置。
5. 【請求項５】 工作機械の主軸に取外し可能に装着され
   る工具アダプタの形態とされたものであって、 前記駆動軸と従動軸は、装置本体に同心状にかつ回転可
   能に支承されるとともに、前記駆動軸の後部が、前記工
   作機械の主軸に取外し可能に装着されるシャンク部とさ
   れ、 前記ロータリジョイントは、前記駆動軸の貫通穴内に挿
   通された前記従動軸の基端に設けられるとともに、クー
   ラントの供給圧力により断続動作する構成とされ、 前記駆動軸に、前記ロータリジョイントから洩れるクー
   ラント液を外部へ排出するクーラント排出路が設けられ
   ていることを特徴とする請求項１に記載の遊星増速機構
   内蔵スピンドル装置。
6. 【請求項６】 前記従動軸のクーラント供給路は、その
   先端が前記回転工具のクーラント供給口に接続されると
   ともに、その基端が前記ロータリジョイントを介してク
   ーラント供給源に接続されることを特徴とする請求項２
   または５に記載の遊星増速機構内蔵スピンドル装置。