JPH088058Y2

JPH088058Y2 - スピンドル装置

Info

Publication number: JPH088058Y2
Application number: JP1990099185U
Authority: JP
Inventors: 晋哉中村; 博樹米山
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1990-09-21
Filing date: 1990-09-21
Publication date: 1996-03-06
Anticipated expiration: 2005-09-21
Also published as: JPH0457355U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は、超高速化において良好な軸受潤滑が可能な
スピンドル装置に関する。

〔従来の技術と考案が解決しようとする課題〕

マシニングセンタ用の超高速スピンドル装置にあって
は、その軸受に対してジェット潤滑が従来から行われて
きた。この潤滑方式によれば、多量の潤滑油をノズルか
ら噴射して軸受の側方から軸受内部に強制的に送り込む
ため、冷却効果が大きく、超高速軸受用に好適な潤滑方
式とされている。しかし、許容回転数はd_mｎ値（d_m：軸
受内径と外径との平均値,mm、n:回転数,rpm）で300万が
限界とされており、さらに超高速のスピンドル装置の潤
滑には適用できないし、また、大量の潤滑油を供給する
ため消費動力が大きくなるという問題点があった。

ところでより超高速領域では、ハウジング側からでは
なく軸側から潤滑するいわゆるアンダレース潤滑が好ま
しいとされている。ちなみに軸側から軸受に潤滑剤を連
続的に供給するものは、従来から種々の提案がなされて
おり、例えば複列ころがり軸受のインナーレースにその
半径方向に給油孔を設け、シャフトの軸心を通した注油
路と前記給油孔とを注入孔で連通させて、シャフトの油
路内から軸受部へ潤滑油を供給させるようにしたものが
公知である（実開昭54-46951号）。しかし、マシニング
センタ用スピンドル装置ではスピンドル内部に軸方向に
作動する工具着脱機構が内蔵されている関係で、従来、
マシニングセンター用スピンドル装置にアンダレース潤
滑を適用したものはなかった。

本考案は、超高速のマシニングセンター用スピンドル
装置に適するアンダレース潤滑が可能で、潤滑油量が従
来のジェット潤滑より遥かに低減でき、消費動力が極め
て小さく且つ冷却効果が顕著なスピンドル装置を提供し
て、上記従来の問題点を解決することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は、先端部に工具把持手段を備えると共に軸心
の貫通孔に工具把持手段の駆動棒が挿通された主軸が、
軸方向に間隔をおいて配した複数の軸受を介して、回転
自在にハウジングに支承されているスピンドル装置に関
し、主軸の貫通孔内に、軸受の内輪の半径方向の内側に
位置して工具把持手段の駆動棒を貫通せしめた該駆動棒
の移動に伴い主軸と駆動棒との間に設けられた皿ばねを
介して軸方向可動の潤滑油供給用間座を配設してある。
この間座には、その少なくとも外周面に環状の油溝を設
けると共に、その油溝に連通せしめた半径方向の油路を
設けてある。一方、軸受の内輪に、その肉厚を半径方向
に貫通する給油孔を設け、該内輪の給油孔と前記間座外
面の油溝とを主軸に設けた半径方向の給油路を介して連
通せしめ、且つ、間座内周面又は駆動棒の外周面に、当
該駆動棒のストローク長から間座の移動分を差し引いた
長さに相当する幅を少なくとも有する環状の油溝を設
け、この環状の油溝を介して前記間座の油路を前記駆動
棒の軸方向に延設した給油路に連通せしめて、主軸端か
ら軸受に給油可能となしたスピンドル装置である。

〔作用〕

潤滑油は、主軸に挿通された工具把持手段の駆動棒の
給油路から間座の油溝と油路とを経て、主軸の半径方向
の給油路を通り抜け、軸受の内輪に設けた半径方向の給
油孔から軸受内に供給される。間座は軸受に対応させて
軸受直下に配置され、且つ駆動棒が軸方向に駆動されて
も、駆動棒の給油路は間座の油溝から外れることがなく
常時連通状態となるようにされているから、駆動棒の移
動の如何に関わらず潤滑油を主軸端部から供給しつつ軸
受潤滑を内輪側から行うことが可能であり、超高速回転
に最適ないわゆるアンダレース潤滑が実現できる。

このようにアンダレース潤滑をおこなえば、ジェット
潤滑に比し潤滑油量が少なくて済み、消費動力も低減す
ることができる。

また、主軸の内径側から潤滑油を流すから、軸を積極
的に冷却制御して熱変位を制御することが可能となる。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を図面を参照して説明する。ス
ピンドル装置１は、主軸２を回転自在に水平に支承した
複数個（図では４個）のころがり軸受３と、この軸受３
の外側を覆うハウジング４を備えている。この実施例の
ハウジング４は、軸受３の外周を取巻いている円筒状で
外側面にフランジ５を有する外筒６と、この外筒６の前
端面に固着された前蓋７および後端面に固着された後蓋
８とで構成されている。なお、前蓋７には、更にカバー
９が取付けられている。

複数個の軸受３は、主軸２の前側と後側とをそれぞれ
に分担して支承するべく軸方向に間隔をおいて配置され
ており、最前部の軸受の外輪3Aは、前蓋７に当接して係
止され、他の軸受の外輪3Aとの間には短間座10と長間座
11とが介装され、最後尾の軸受の外輪3Aは、外輪押さえ
12を介して外周６の内径段部6Aに係止され、かくして各
軸受の外輪3Aは、外筒６の内周面に固定されている。

一方、各軸受３の内輪3Bは短間座14と長間座15とを介
して軸方向に間隔をおいて配置されている。その最前部
の軸受の内輪3Bは、主軸２の外径段部2Aに係止した前内
輪押さえ17に当接している。最後尾の軸受の内輪3Bは、
主軸２に嵌合された後内輪押さえ18の前端に当接してい
る。更に、後内輪押さえ18の後端は、主軸２の後部に形
成された外径ねじ19に螺合した押さえリング20に係止し
て軸方向前方に押圧されている。そして、この押さえリ
ング20の後端面は止めナット21の座面に係止している。
かくして各軸受の内輪3Bは、主軸２の外径面に一体回転
可能に固定されている。

ハウジング４の下部には潤滑油の前後の排油路25A,25
Bが軸方向に長く内設されている。前方の排油路25Aの排
油出口26Aは前蓋７の側面に開口している。後方の排油
路25Bの排油出口26Bは、外筒６のフランジ５の側面と、
後蓋８の側面とにそれぞれ開口している。

各排油路25A,25Bは、それぞれハウジング４の内径面
に開口する半径方向の分岐排油路27を複数有している。
一方、軸受の外輪を固定する短間座10と長間座11と外輪
押さえ12との各下部には、各軸受３の転動体転動空間に
連なる排油集配路28がそれぞれ形成されている。前記分
岐排油路27は、それらの各排油集配路28にそれぞれ連通
している。

主軸２は、先端部に工具取付用テーパ面30が形成され
ると共に、軸心部にはこのテーパ面30の奥から主軸後端
に抜ける貫通孔31が形成されている。この貫通孔31に、
工具着脱機構が内設されている。

工具着脱機構は、工具端末Ｔを把持する複数個のボー
ル33を円周等分に配してラジアル方向に退避可能に保持
したスリーブ34と、このスリーブ34を軸方向摺動可能に
保持するシリンダ35とよりなる工具把持手段36を備えて
おり、スリーブ34が退避すると、ボール33はシリンダ内
径面に押されてスリーブ内径面から突出して工具端末Ｔ
を把持し、スリーブ34が前進すると、ボール33はシリン
ダ内径の拡大により退避可能となってスリーブ内径面か
ら引っ込むようにされている。この工具把持手段36は主
軸の貫通孔31の先端部に挿入されている。そして、スリ
ーブ34を前後進駆動させるための駆動棒（ドローバー）
37が貫通孔31に挿通され、その先端はシリンダ35の後部
を貫通してスリーブ34の後端に係合している。駆動棒37
の後部は貫通孔31の内面に摺動可能に嵌合され、後端は
主軸２から突き出している。その後端に、駆動板38が取
付けられて、これが図外のピストンに連なる部材に押さ
れて駆動棒37が前進するようになっている。駆動棒37の
軸心には、駆動棒外周面に開口する複数箇所の分岐路40
aを有する給油路40が後端から先端付近迄設けられてい
る。

また、貫通孔31内には、駆動棒37に挿通された多数の
皿ばね41が挿入されている。これは駆動棒37を常時後方
に弾圧するものである。更に、この皿ばね41の間に挟ま
れて、環状の間座42,42が後方の軸受3,3の直下位置にな
るように配設されている。

この間座42は、後側の軸受３への潤滑油供給用であ
り、その内面と外面とに環状の油溝43,44が設けられ、
それらの油溝43,44は半径方向の油路45で連通してい
る。間座42の内外面にはシールリングＳが装着されて潤
滑洩れを防いでいる。間座42の内面の油溝43は、駆動棒
37の軸心部に延設された給油路40に、分岐路40aを経て
連通されている。しかして、この実施例の内面の油溝43
の溝幅は、駆動棒37の前方へのストロークに対応させ
て、前側に向かって特に広幅に形成してある。もっと
も、駆動棒37が前方へ駆動されると、同時に皿ばね41が
圧縮されて間座42が同時に前方へ移動するが、個々の皿
ばねの縮み量は等しくその合計量が駆動棒37のストロー
ク長になるから、前の間座42より後ろの間座42の方が移
動量がいくらか多くなる。その間座移動分をストローク
長より差し引いた長さを油溝43の幅にすればよく、した
がって後の間座42の油溝43の溝幅は前の間座42のそれよ
り小さくてもよい。

工具把持手段36のシリンダ35には、駆動棒37が挿通さ
れた内径面に環状の油溝46aが、又シリンダ外径面に多
数の連通油溝46bが形成されて、径方向の油路46cで連通
させてある。その内面の油溝46aの溝幅は、駆動棒37の
前方へのストロークに対応させて、前側に向かって広幅
に形成してあり、駆動棒37に設けられた給油路40の前端
の分岐路40aに連通されている。

なお、間座42の内面に油溝43を、又シリンダ35の内面
に油溝46aを形成する代わりに、駆動棒37の外周面に油
溝を設けてもよいが、その場合は溝幅を後側に向かって
広幅にすることになる。

一方、各軸受３の内輪3bには、半径方向の給油孔47が
設けられており、この軸受の給油孔47に合わせて、主軸
２の外周に環状の油溝48を設けると共に、主軸２の胴部
には油溝48に開口する半径方向の給油路49が設けられて
いる。そして、前側に設けられた給油路49はシリンダ35
の外径面の連通油溝46bに、又後側に設けられた給油路4
9は間座42の外面の油溝44に、それぞれ連通している。

駆動棒37の後端は、ロータリーユニオン51に連結され
ており、これに接続した給油配管52からの潤滑油が、ロ
ータリーユニオン51を経て駆動棒37の給油路40に送りこ
まれるようになっている。

なお、53は主軸２の軸端に嵌着されたプーリである。

以上のように構成されたスピンドル装置１は、そのハ
ウジング４のフランジ５を介して工作機械のスピンドル
取付け機台に取付けられ、主軸２の後端はプーリ53を介
して図外の駆動モータの出力軸に連結される。

工作機械の近傍に配設された図外の潤滑装置から、温
度制御された潤滑油が給油配管52を通りロータリーユニ
オン51を経てスピンドル装置１の主軸２の端部から駆動
棒37内の給油路40に供給され、更に給油路40から各分岐
路40aに分配される。前端の分岐路40aから分配された潤
滑油は、シリンダ35の内面の油溝46aから油路46cを経て
連通油溝46bに至り、更に給油路49を抜けて主軸外面の
油溝49に送られ、ここから軸受の内輪3bの給油孔47を経
て前方の軸受３内に給油される。そして転動体転動空間
内を上部から下部に流下しつつ、軸受３を潤滑すると同
時に発生した熱を奪う。こうして前方の各軸受３の下部
に至った潤滑油は、主軸２の回転による遠心力で排油集
配路28から分岐排油路27を経て前の排油路25Aに排出さ
れる。排油路25A内の排出油は、排油口26Aから図外の排
油配管を経て排油ポンプで吸引される。

一方、後方の分岐路40aから分配された潤滑油は、間
座42の内面の油溝43から油路45を経て外面の油溝44に至
り、更に給油路49を抜けて主軸外面の油溝49に送られ、
ここから軸受の内輪3bの給油孔47を経て後方の軸受３内
に給油される。そして転動体転動空間内を上部から下部
に流下しつつ、軸受３を潤滑すると同時に発生した熱を
奪う。こうして後方の各軸受３の下部に至った潤滑油
は、主軸２の回転による遠心力で排油集配路28から分岐
排油路27を経て後の排油路25Bに排出される。排油路25A
内の排出油は、排油口26Bから図外の排油配管を経て排
油ポンプで吸引される。

以上の給油中に、工具を主軸２から取り外すべく駆動
棒37が前方に駆動されても、シリンダ35の内面の油溝46
A及び間座42の内面の油溝43は、いずれも前向きに広幅
とされているから、給油路40の分岐路40aが油溝から外
れて給油不能になることはない。

かくして、本実施例によれば、駆動棒37の移動の如何
に関わらず、潤滑油を主軸２の端部から供給しつつ軸受
潤滑を軸受３の内輪側から行うことが可能であり、超高
速回転に最適ないわゆるアンダレース潤滑が実現でき
る。

このようにアンダレース潤滑を行うことにより、ジェ
ット潤滑に比し潤滑油量が少なくて済み、消費動力も低
減することができる。

また、主軸２の内径側から潤滑油を流すから、主軸２
を積極的に冷却制御して熱変位を制御することが可能と
なり、加工精度の低下を防止することができる。

〔考案の効果〕

以上説明したように、この考案によれば、主軸の軸心
に設けた貫通孔に挿通された工具把持手段の駆動棒に潤
滑油給油路を設けると共に、この給油路に連通させた油
路を設けた潤滑油供給用間座を軸受の内輪の半径方向の
内側位置において主軸内に配設し、更にその間座の油路
に連通する半径方向の給油路を主軸に設けてその給油路
を軸受内輪に設けた給油孔に連通せしめた。しかして、
駆動棒に設けた潤滑油給油路と間座に設けた油路とは、
駆動棒のストローク長から間座の移動分を差し引いた長
さ相当の溝幅を少なくとも有する環状の溝を介して連通
させるようにした。かくして潤滑油の供給経路を常時連
通状態としたため、工具の着脱に際して軸方向に移動す
る駆動棒の位置のいかんにかかわらず、常時、主軸内部
の給油路から環状の油溝を経て、間座内の油路，間座外
面の油溝，主軸内の給油路，軸受内輪の給油孔をとおり
軸受内に潤滑油を供給しつつ軸受潤滑を内輪側から行う
ことが可能であり、超高速回転に最適ないわゆるアンダ
レース潤滑が実現できる。しかして、このようにアンダ
レース潤滑をおこなえば、ジェット潤滑に比し潤滑油量
が少なくて済み、消費動力も低減することができる。

また、主軸の内径側から潤滑油を流すから、軸を積極
的に冷却制御して熱変位を制御することが可能となると
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の縦断面図である。１……スピンドル装置、２……主軸、３……軸受、４…
…ハウジング、31……貫通孔、36……工具保持手段、37
……駆動棒、40……（駆動棒の）給油路、42……間座、
43,44……油溝、45……油路、47……（軸受内輪の）給
油孔、49……（主軸の）給油路。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】先端部に工具把持手段を備えると共に軸心
の貫通孔に工具把持手段の駆動棒が挿通された主軸が、
軸方向に間隔をおいて配した複数の軸受を介して、回転
自在にハウジングに支承されているスピンドル装置であ
って、前記主軸の貫通孔内に、前記軸受の内輪の半径方向の内
側に位置して前記工具把持手段の駆動棒を貫通せしめた
該駆動棒の移動に伴い前記主軸と前記駆動棒との間に設
けられた皿ばねを介して軸方向可動の潤滑油供給用間座
を配設し、該間座には、その少なくとも外周面に環状の油溝を設け
ると共にその油溝に連通せしめた半径方向の油路を設
け、一方、前記軸受の内輪に、その肉厚を半径方向に貫通す
る給油孔を設け、該内輪の給油孔と前記間座外面の油溝
とを主軸に設けた半径方向の給油路を介して連通せし
め、且つ、前記間座の内周面又は前記駆動棒の外周面に、当
該駆動棒のストローク長から前記間座の移動分を差し引
いた長さに相当する溝幅を少なくとも有する環状の油溝
を設け、該油溝を介して前記間座の油路を前記駆動棒内
の軸方向に延設した給油路に連通せしめてなる、主軸端
から軸受に給油可能なスピンドル装置。