JP2005271177A - 工作機械用主軸装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 流通管に供給される流体が主軸の外側に漏れにくく、前記流体が主軸の外側に配設された主軸装置構成部材に対して悪影響を与えることを極力防止することができる工作機械用主軸装置を提供する。
【解決手段】 主軸３の基端側で、且つ供給パイプ１５（流通管）の外周部近傍に、回転側シール部２５と、非回転側シール部２６とから構成されるシール手段２４を設ける。このシール手段２４により、供給パイプ１５の外周面とドローバー１４の内周面との間に形成された隙間１６に流出したオイルミストが当該隙間１６から極力漏れ出さないようにする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、主軸を高速回転させることに基づいて、その先端部に装着された工具によりワークを加工する工作機械用主軸装置に係り、特に前記工具へ流体を供給することにより当該工具と前記ワークとの間の潤滑や冷却を図った構成の工作機械用主軸装置に関する。

従来より、上記のような工作機械用主軸装置においては、例えば図１２に示すような構成のものがある。この工作機械用主軸装置１００は、円筒状のハウジング１０１内に、主軸１０２とこの主軸１０２を回転駆動させる駆動モータ１０３とを夫々内蔵するビルトインタイプとして構成されている。主軸１０２の先端部及び中間部は玉軸受１０４によって前記ハウジング１０１に回転自在に支承されている。この主軸１０２の玉軸受１０４によって支承されている部分の略中間に位置する部位には、ロータ１０３ａが配設され、ハウジング１０１の内周部には、前記ロータ１０３ａと所定の距離を持って対向するステータ１０３ｂが配設され、これらロータ１０３ａとステータ１０３ｂにより前記駆動モータ１０３は構成されている。

前記主軸１０２の内部には、その先端側に位置させてテーパー孔１０５が形成されると共に、このテーパー孔１０５に連通し、前記先端部から基端部（図１２中、上端部）へ延びる挿通孔１０６が形成されている。テーパー孔１０５には、基端部にプルスタッド１０７が嵌合された工具ホルダ１０８が装着されており、この工具ホルダ１０８の先端部には工具１０９が装着されている。

挿通孔１０６には、周知の筒状のドローバー１１０が挿通されている。このドローバー１１０は、主軸１０２と一体に回転されると共に、その主軸１０２に対して軸心に沿って往復移動可能に構成されている。そして、このドローバー１１０の引き込みにより、周知の構成のクランプ手段にて前記プルスタッド１０７が脱落不能に保持され、以って前記工具ホルダ１０８は主軸１０２に固定される。

前記ドローバー１１０内には、非回転の供給パイプ（流通管）１１１が当該ドローバー１１０の軸心に沿って基端側から先端側に延びるように設けられている。この供給パイプ１１１の一端部、つまり基端部（図１２中、上端部）は、上記ハウジング１０１の上部に設けられた支持部材（エンドフィッティング）１１２に、当該支持部材１１２に設けられたミスト供給孔１１２ａと連通するように固定されている。供給パイプ１１１の他端部、つまり先端部（図１２中、下端部）においては、この部分周辺を拡大して示す図１３のように、当該先端部の外周面と前記ドローバー１１０の内周面との間に玉軸受１１３が配設されていて、ドローバー１１０は、供給パイプ１１１に対して回転可能となっている。供給パイプ１１１の外周面とドローバー１１０の内周面との間には、隙間Ｓが形成されている。なお、前記ミスト供給孔１１２ａには、図示しないミスト供給装置からオイルミスト（流体）が供給される。

一方、供給パイプ１１１の先端部と、前記プルスタッド１０７の上端部との間には、図１２に示すように、接続パイプ１１４が配設されている。この接続パイプ１１４には、前記供給パイプ１１１の先端部外周面に対向するようにラビリンス型のシール部（シール手段）１１４ａが設けられている。このシール部１１４ａは、前記供給パイプ１１１と接続パイプ１１４との接続部分１１５（図１３にのみ図示）から流出するオイルミストをシールするものである。このように、前記接続部分１１５に対するシールは、ドローバー１１０内にてなされるものである。

ミスト供給孔１１２ａから供給されたオイルミストは、前記供給パイプ１１１、接続パイプ１１４及びプルスタッド１０７内に夫々形成された各流通路１１１ａ、１１４ｂ、１０７ａを通って工具１０９内の通路１０９ａに至り、最終的に当該工具１０９の先端部の吐出口（図示せず）から噴出されるように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−１５０２９５号公報

ところで、前記オイルミストは、高圧空気に微少量の切削油を混入して霧状にしたものである。従って、この高圧状態のオイルミストは、前述のように前記供給パイプ１１１と接続パイプ１１４との接続部分１１５において、どうしても前記ラビリンス型のシール部１１４ａから流出してしまうのが現実である。これに対応するためには前記接続部分１１５のシール性を向上させる必要がある訳だが、前記接続部分１１５に対するシールはドローバー１１０内の狭い部分にてなされるものである。このため、シール部１１４ａの大きさには必然的に制限が生じ、これに伴いシール部１１４ａの構造やシール面の形成状態等を変更して、そのシール性を向上させることは困難であった。

そして、このようにシール部１１４ａから流出したオイルミストは、前記供給パイプ１１１の外周面とドローバー１１０の内周面との間の隙間Ｓから上方へ流れて、最終的に主軸１０２の外側に流出してしまい、これにより前記オイルミストが前記主軸１０２の外側に配設された主軸装置構成部材、例えば前記駆動モータ１０３のエンコーダや玉軸受１０４に付着して、時にこれらの部材の各動作に悪影響を与えてしまう恐れがあった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、流通管に供給される流体が主軸の外側に漏れにくく、前記流体が主軸の外側に配設された主軸装置構成部材に対して悪影響を与えることを極力防止することができる工作機械用主軸装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の工作機械用主軸装置は、先端部に工具把持機構により工具が装着されると共に、回転可能に設けられた主軸に、その軸心を貫通して前記工具把持機構にまで連通する挿通孔を形成し、この挿通孔に筒状をなすドローバーを挿通し、当該ドローバーの先端部を前記工具把持機構に臨ませ、非回転の流通管を、前記ドローバーの軸心に沿って当該ドローバーの基端側から先端側にまで延びるように設け、前記主軸の基端部の外側から前記流通管に供給される流体を、この流通管から前記工具把持機構の流通路を介して前記工具まで供給するように構成された工作機械用主軸装置において、前記主軸の基端側で、且つ前記流通管の外周部近傍に、前記流通管の外周面と前記ドローバーの内周面との間の隙間に流入した流体が前記主軸の外側へ流出することを規制するシール手段を設けたことを特徴とする（請求項１の発明）。

この構成によれば、仮に流体が、流通管の外周面とドローバーの内周面との間に流出したとしても、この流体は、主軸の基端側で、且つ流通管の外周部近傍に設けられたシール手段により主軸の外側への流出は規制され、流出しにくくなるので、当該流体が前記主軸の外側に配設された主軸装置構成部材に対して悪影響を与えることを極力防止できる。この場合、シール手段は、主軸の基端側で、且つ流通管の外周部近傍に設けられているため、シール手段をドローバーの内部にのみ設ける場合とは違い、シール構造に制約が少なく、シール性を向上させることができる。

また、本発明の工作機械用主軸装置は、先端部に工具が装着されると共に、回転可能に設けられた主軸に、その軸心を貫通して前記工具にまで連通する挿通孔を形成し、非回転の流通管を、前記挿通孔の軸心に沿って前記主軸の基端側から先端側にまで延びるように設け、前記主軸の基端部の外側から前記流通管に供給される流体を、この流通管から流通路を介して前記工具まで供給するように構成された工作機械用主軸装置において、前記主軸の基端側で、且つ前記流通管の外周部近傍に、前記流通管の外周面と前記主軸における前記挿通孔の内周面との間の隙間に流入した流体が前記主軸の外側へ流出することを規制するシール手段を設けたことを特徴とする（請求項２の発明）。

この構成によれば、ドローバーを有しない構造の工作機械用主軸装置に対しても、上記請求項１と同様の効果を得ることができる。
また、前記シール手段は、前記主軸と共に回転する回転側シール部と、前記流通管を保持する静止部材に設けられた非回転シール側部とからなり、互いのシール部は非接触状態でシール作用を発揮するように構成されるとよい（請求項４の発明）。

この構成の場合、回転側シール部と、非回転シール側部とが互いに磨耗しにくいので、シール手段のシール性を長期に渡り維持することができる。更に、高速回転する主軸にも対応することができる。

以上のように、本発明の工作機械用主軸装置によれば、流通管に供給される流体が主軸の外側に漏れにくく、前記流体が主軸の外側に配設された主軸装置構成部材に対して悪影響を与えることを極力防止できるという優れた効果を得ることができる。

以下、本発明の工作機械用主軸装置における第１の実施例を図１及び図２を参照して説明する。
工作機械用主軸装置１は、円筒状のハウジング２内に、主軸３とこの主軸３を回転駆動させる駆動モータ４とを夫々内蔵するビルトインタイプとして構成されている。主軸３の先端部及び中間部は玉軸受５によって前記ハウジング２に回転自在に支承されている。この主軸３における玉軸受５によって支承されている部分の略中間に位置する部位には、ロータ４ａが配設され、ハウジング２の内周部には、前記ロータ４ａと所定の距離を持って対向するステータ４ｂが配設され、これらロータ４ａとステータ４ｂにより前記駆動モータ４は構成されている。

前記主軸３の内部には、その先端部に位置させてテーパー孔６が形成されると共に、このテーパー孔６に連通し、前記主軸３の先端部から基端部（図１中、上端部）へ延びる挿通孔７が形成されている。テーパー孔６には、基端部にプルスタッド８が嵌合された工具ホルダ９が装着されている。工具ホルダ９の先端部には、コレット装着孔９ａが形成され、このコレット装着孔９ａにコレット１０を嵌合することにより当該工具ホルダ９の先端に工具１１が装着されている。なお、コレット装着孔９ａ内において、前記工具１１の基端側にはアジャストナット１２、そして接続管１３が設けられている。

前記主軸３の挿通孔７には、周知の筒状のドローバー１４が挿通されている。このドローバー１４は、主軸３と一体に回転されるものである。ドローバー１４の基端部にはコイルばね１４ａが装着されており、これにより当該ドローバー１４は常時上方（図１中、上方）へ付勢されている。また、ドローバー１４は、前記主軸３に対して軸心に沿って往復移動可能となるように構成されている。そして、前記コイルばね１４ａによるドローバー１４の引き込みにより、周知の構成のクランプ手段にて前記プルスタッド８が脱落不能に保持され、以って前記工具ホルダ９（工具１１）は主軸３に固定される。なお、これらプルスタッド８、工具ホルダ９、コレット１０、ドローバー１４、そしてクランプ手段によって工具把持機構は構成されるものである。

前記ドローバー１４内には、流通管としての非回転の供給パイプ１５が当該ドローバー１４の軸心に沿って基端側から先端側（図１中、下端部）に延びるように設けられている。供給パイプ１５の外周面とドローバー１５の内周面との間には、隙間１６が形成されていて、以ってドローバー１４はこの供給パイプ１５に対して回転可能となるよう構成されている。

供給パイプ１５の一端部、つまり基端部（図１中、上端部）は、上記ハウジング２の上部に設けられた静止部材としての支持部材（エンドフィッティング）１７に、当該支持部材１７に設けられたミスト供給孔１８と連通するように固定されている。供給パイプ１５の他端部、つまり先端部（図１中、下端部）は、当該供給パイプ１５の先端部と対向するように位置した接続パイプ１９に臨むよう配設されている。

接続パイプ１９は、供給パイプ１５の先端部と前記プルスタッド８の上端部との間に位置するもので、この接続パイプ１９には、ラビリンス型のシール部１９ａが一体に設けられている。ラビリンス型のシール部１９ａは、前記供給パイプ１５の先端部外周面に対向するように、換言すれば前記供給パイプ１５と接続パイプ１９との接続部分２０を周回して覆うように位置し、以って前記接続部分２０から流出する、流体としてのオイルミスト（図示せず）をシールするものである。

支持部材１７とハウジング２との間には蓋部材２１が設けられている。ここで、前記支持部材１７の内径部は段付き円筒状をなし、大径部１７ａと、これと連通する小径部１７ｂとを有しており、前記蓋部材２１は、この支持部材１７の大径部１７ａと共に空間部２２を形成するものである。この空間部２２は、主軸３の外側の主軸装置構成部材（前記駆動モータ４等）が位置する空間（換言すれば、単に主軸３の外側）とは前記蓋部材２１によって略遮断されているものである。そして、前記支持部材１７には、空間部２２と機外とを連通するドレイン孔２２ａが形成されている。また、支持部材１７には、前記小径部１７ｂとミスト供給孔１８とを接続するバイパス２３が形成され、このバイパス２３の前記小径部１７ｂに臨む接続孔２３ａは、下方（図１中、下方）に向いて位置している。

さて、主軸３の基端側で、且つ前記供給パイプ１５の外周部近傍には、シール手段２４が設けられている。シール手段２４は、前記支持部材１７の大径部１７ａと蓋部材２１とで形成された空間部２２内に位置し、回転側シール部２５と、非回転側シール部２６とから構成されるものである。回転側シール部２５は、円板状をなし、中心部に孔２５ａを有する、いわゆるドーナツ状の形状をなすものであり、その上面は平面として構成されている。この回転側シール部２５は、前記主軸３の基端部に、ボルト２７ａにて固定された回転側台座２７を介して固定されている。これにより、回転側シール部２５は、主軸３と共に回転可能となっている。

一方、非回転側シール部２６は、図２（ａ）にも示すように、中心部に孔２６ａを有し前記回転側シール部２５と略同形状をなすものであるが、その下面には、前記孔２６ａの中心から円周方向へ放射状に延びる溝部２６ｂが複数（本実施例では、８本）形成されている。これら各溝部２６ｂの一端部は、図２（ｂ）に示すように、夫々が前記孔２６ａと連通するよう構成されている。なお、図２においては、非回転側シール部２６を、実際に取り付ける状態での方向で示しており、図２（ａ）は下面図、図２（ｂ）は前記図２（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図となっている。

非回転側シール部２６は、図１に示すように、前記支持部材１７の小径部１７ｂに対し、ボルト２８ａにて固定された非回転側台座２８に、吊持コイルばね２９及びこの吊持コイルばね２９に吊持された吊持部材３０を介して固定されている。吊持部材３０は略円筒状をなし、その一端部（図１中、上端部）は受圧面３０ａとして形成され、前記バイパス２３の接続孔２３ａに対向するように位置している。

このような構成により、吊持部材３０及び非回転側シール部２６は軸方向（図１中、上下方向）へ往復移動可能となると共に、非回転側シール部２６は、オイルミストの非供給時において吊持コイルばね２９により上方に付勢され、以って回転側シール部２５に対して隙間３１を存した状態で吊持されるものとなる。
また、前記供給パイプ１５、接続パイプ１９、プルスタッド８、工具ホルダ９、接続管１３、アジャストナット１２、そして工具１１内には夫々流通路１５ａ、１９ｂ、８ａ、９ｂ、１３ａ、１２ａ、そして１１ａが形成されており、図示しないミスト供給装置からミスト供給孔１８に供給されたオイルミストは、これらの各流通路を順次流れるようになっている。

さて、このように構成された工作機械用主軸装置１において、電源が投入されると駆動モータ４に通電され、以って主軸３が回転駆動を始める。そして、図示しないミスト供給装置から前記ミスト供給孔１８へとオイルミストが供給される。このとき、このオイルミストは前記ミスト供給孔１８から供給パイプ１５へ流れるものと、前記ミスト供給孔１８からバイパス２３へ流れるものとの二手に分かれる。よって、まずは前記ミスト供給孔１８から供給パイプ１５に流れるオイルミストについて説明する。

ミスト供給孔１８から供給パイプ１５へ供給されるオイルミストは、高圧状態で勢いがあり当該供給パイプ１５内の流通路１５ａを流れ、供給パイプ１５の先端部、つまりは当該供給パイプ１５と前記接続パイプ１９との接続部分２０に到達する。そして、この接続部分２０に到達したオイルミストのうち大半は、接続パイプ１９、プルスタッド８、工具ホルダ９、接続管１３、アジャストナット１２、そして工具１１内に夫々形成された流通路１９ｂ、８ａ、９ｂ、１３ａ、１２ａ、そして１１ａを流れ、最終的に工具１０の吐出口（図示せず）から噴出される。これにより、ワーク（図示せず）に対してオイルミストが供給され、以って前記工具１１とワークとの間の潤滑や冷却がなされると共に、切屑の除去等がなされる。

ここで、前記供給パイプ１５から接続部分２０に到達したオイルミストにおいては、前記接続パイプ１９の流通路１９ａへは流れず、前記接続部分２０の僅かな隙間から供給パイプ１５の外部へ流出してしまうものがあるが、その詳細は後述する。
一方で、ミスト供給孔１８から供給パイプ１５ではなく、バイパス２３へ流れるオイルミストは、支持部材１７の小径部１７ｂにおいて前記バイパス２３の接続孔２３ａから吐出されて前記吊持部材３０の受圧面３０ａに当たる。オイルミストは高圧状態で勢いがあるので、この圧力によって前記吊持部材３０が前記吊持コイルばね２９の付勢力に抗して下方へ押し下げられ、以って非回転側シール部２６の溝部２６ｂ（図２参照）を有する下面を、主軸３と共に回転中の回転側シール部２５の上面に近接させる。

このとき、オイルミストは前記非回転側シール部２６の複数の溝部２６ｂにも流入し、これにより前記回転側シール部２５と非回転側シール部２６とは非接触状態にて、いわゆる静圧スラスト型軸受を構成し、以って前記隙間３１をシールする。これにより、前記供給パイプ１５の外周面とドローバー１４の内周面との間に形成された隙間１６と、前記空間部２２とは流体の往来がほとんど無いように略遮断される。

ところで、前述のように、供給パイプ１５から接続部分２０の僅かな隙間を経て前記供給パイプ１５の外部へ流出してしまうオイルミストにおいて、その一部のオイルミストは、前記接続部分２０を周回し覆うように位置したラビリンス型のシール部１９ａをも抜けて、供給パイプ１５の外周面とドローバー１４の内周面との間に形成された前記隙間１６に流出し、更には主軸３の基端側へと流れていってしまう。

しかし、上記第１の実施例によれば、主軸３の基端側で、且つ前記供給パイプ１５の外周部近傍には、前述のシール手段２４が設けられており、このシール手段２４は、供給パイプ１５の外周面とドローバー１４の内周面との間に形成された隙間１６と、空間部２２との間をシールしている。このため、前記隙間１６に流出したオイルミストを当該隙間１６の外部へ流出しにくくすることができる。

更に前記シール手段２４から、若干のオイルミストが流出したとしても、このシール手段２４は、前記支持部材１７の大径部１７ａと蓋部材２１とで形成された空間部２２内に位置しており、この空間部２２は主軸３の外側の主軸装置構成部材（例えば、駆動モータ４等）が位置する空間とは前記蓋部材２１によって略遮断されると共に、更に当該空間部２２にはドレイン孔２２ａが形成されている。よって、シール手段２４から流出したオイルミストは、空間部２２から前記主軸３の外側の主軸装置構成部材が位置する空間へ流出することなく、前記ドレイン孔２２ａを介して機外へ排出される。このため、主軸３の外側へのオイルミストにおける流出が規制され、流出しにくくなるので、このオイルミストが主軸３の外側に配設された主軸装置構成部材に対して悪影響を与えることを極力防止できる。

更に、シール手段２４を、前記主軸３の基端側で、且つ前記供給パイプ１５の外周部近傍に設けることにより、当該シール手段２４に対し、その大きさやシール構造等に大きな制約が生じることがないので、確実にシール手段２４のシール性を向上させることができる。
また、シール手段２４を、回転側シール部２５と非回転側シール部２６とが互いが非接触状態である静圧スラスト型軸受の構造を採用した。このため、互いのシール部２５、２６が磨耗しにくいので、シール手段２４のシール性を長期に渡り維持することができる。

また、シール手段２４は主軸３の外側に位置しているので、組立やメンテナンスを容易に行うことができる。
また、供給パイプ１５は非回転状態であり、オイルミストが、主軸３の回転による遠心力の影響を受けにくくなるので、前記オイルミストが高圧空気と切削油に分離してしまうことに起因する冷却性能不良、潤滑性能不良を起しにくくすることができる。

なお、シール手段２４から空間部２２への、オイルミストが流出する量が無視できる無視できるほど少ないときは、前記隙間１６にバイパス２３からのオイルミストが供給されて、この隙間１６と、供給パイプ１５内の流通管１５ａとは同じ気圧となるため、この場合、前記ラビリンス型のシール部は１９ａは不要とすることができる。
また、主軸３の回転速度が遅い（低い）場合には、シール手段２４は、通常の接触式のメカニカルシールとすることができる。このとき、非回転側シール部２６は、溝部２６ｂを有しない構成とする。

次に、本発明の第２の実施例について図３を参照して説明する。この第２の実施例は、工具ホルダを介さないで、工具を直接主軸に装着するタイプの例である。なお、上記第１の実施例と同様の箇所には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
主軸４０の内部には、その先端部に位置させてコレット装着孔４１が形成されると共に、このコレット装着孔４１と連通する挿通孔４２が前記主軸４０の基端部（図３中、上端部）へ延びるよう構成されている。前記コレット装着孔４１にはコレット１０が嵌合され、以って主軸４０の先端に工具１１が装着されている。また、挿通孔４２には供給パイプ４３が挿通され、当該供給パイプ４３の外周面と、挿通孔４２の内周面との間には隙間４４が形成されていて、主軸４０は供給パイプ４３に対して回転可能となるよう構成されている。そして、供給パイプ４３の先端部は、挿通孔４２の先端部（図３中、下端部）に対し非接触状態で臨むように位置している。

そして、主軸４０の基端側で、且つ供給パイプ４３の外周部近傍には、上記第１の実施例と同様な構成のシール手段２４を設けている。
上記構成において、ミスト供給孔１８から供給パイプ４３へ供給されたオイルミストの大部分は、流通路４３ａ等を経て工具１１側へ供給される。また、供給パイプ４３の先端部から、当該供給パイプ４３の外周面と、主軸４０の内周面との間に形成された隙間４４にオイルミストが流出したとしても、上記シール手段２４により、そのオイルミストが主軸４０の外側へ流出することが規制される。

このような、上記第２の実施例によれば、ドローバーを有さない構成の工作機械用主軸装置１であっても、前記第１の実施例と同様な効果を得ることができる。更に、供給パイプ４３の先端部を、工具１１の近くまで延ばすことができるので、オイルミストに作用する、主軸４０の回転による遠心力を極力小さくでき、前記オイルミストが高圧空気と切削油に分離してしまうことに起因する冷却性能不良、潤滑性能不良を一層起しにくくすることができる。

次に、本発明の第３の実施例を図４及び図５を参照して説明する。この第３の実施例は、いわゆる２面拘束型ツールシャンク部が設けられた工具ホルダを装着できる主軸を有する工作機械用主軸装置についての例である。なお、上記第１の実施例と同様の箇所には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。なお、図４はオイルミストの非供給時（若しくは、工具交換時）の状態を示し、図５はオイルミストの供給時の状態を示すものである。

本実施例における工作機械用主軸装置１は、まず図４に示すように、その先端部に、前記２面拘束型ツールシャンク部５０を有している。即ち、主軸５１の先端部に形成されたテーパー孔５２に連通する挿通孔５３には、ドローバー５４が挿通されており、このドローバー５４の先端部は細径部５４ａとして構成されている。この細径部５４ａには、工具把持機構たるチャック機構５５の円筒状をなすスリーブ５６が螺合されている。そして、このスリーブ５６の外周面には、一端部（図４中、下端部）に係合部５７ａを有する略円筒状のチャックコレット５７が取り付けられている。なお、前記ドローバー５３の内部には供給パイプ５８が挿通されているが、その詳細は後述する。

主軸５１のテーパー孔５２には、工具ホルダ５９が取り付けられている。この工具ホルダ５９は、その基端部（図４中、上端部）に、前記チャックコレット５７の係合部５７ａと係合する被係合部６０ａを有する内包穴部６０が形成されている。内包穴部６０の中心には、図４中、上方部へ延びる円筒状の流路延長部６１が形成されている。内包穴部６０の外周面は、前記主軸５１のテーパー孔５２に嵌合される嵌合面６２として形成され、この嵌合面６２の基端部は、前記テーパー孔５２の下端面に当接する当接面６３として形成されている。この工具ホルダ５９は、前記被係合部６０ａが前記チャックコレット５７の係合部５７ａと係合し、この状態で前記コイルばね１４ａによってドローバー５４が引き込まれることにより、前記嵌合面６２がテーパー孔５２に嵌合し、更に当接面６３が下端面に当接し、以って主軸３に固定される。このとき、前記流路延長部６１は、スリーブ５６の内周面に嵌合される。なお、前記チャック機構５５は、上記ドローバー５４、スリーブ５６、チャックコレット５７、そして工具ホルダ５９にて構成されている。

ハウジング２の先端部（図４中、下端部）には、ボルト６４ａによって蓋６４が取り付けられている。この蓋６４の側面（図４中、左側面）には、エア供給孔６５が設けられている。このエア供給孔６５は、主軸５１内に形成されたエア流路６６、６７に夫々連通するように構成されている。エア流路６６は、前記主軸５１の下端面（テーパー孔５２の下端面）に環状に形成され且つ下方に開口した溝６６ａを、前記工具ホルダ５９の当接面６３で閉じることにより形成されている。また、エア流路６７は、主軸５１のテーパー孔５２に連通されている。これにより、前記エア供給孔６５へ、図示しない圧縮空気供給部からエア（例えば、空気）が供給されると、このエアはエア流路６６、６７の夫々へ流れ、テーパー孔５２や当接面６３等に付着する切粉や塵、切削油等を吹き飛ばすように構成されている。

支持部材１７には、段付き円筒状をなすミスト供給孔６８が形成されている。ミスト供給孔６８からは前述の供給パイプ５８が前記ドローバー５４へ挿通される。このとき、供給パイプ５８の基端部（図４中、上端部）は、前記ミスト供給孔６８と嵌合するように段付き円筒状に形成されており、更にミスト供給孔６８の大径部６８ａ及び供給パイプ５８の小径部５８ｂとの間にはコイルスプリング６９が配設されているので、供給パイプ５８は、前記ミスト供給孔６８に案内されながら軸方向（図４中、上下方向）へ往復移動可能となると共に、オイルミストの非供給時には常に上方（図４中、上方）へ付勢され停止している。

前記供給パイプ５８の基端部における大径部５８ａ及び小径部５８ｂの外周には、Ｏリング７０、７１が設けられており、これにより当該供給パイプ５８の基端部と前記ミスト供給孔６８との間、つまり前記コイルスプリング６９が配設されている隙間７２は、前記ミスト供給孔６８における大径部６８ａの底端（図４中、下方）付近に形成された機外と連通する空気抜き孔７３を残して当該機外とは遮蔽される。なお、ミスト供給孔６８の小径部６８ｂは前記支持部材１７の小径部１７ｂと連通している。また、供給パイプ５８の先端部は、前記流路延長部６１の流通路６１ａ内へ挿通可能となるよう細径部５８ｃとして形成されており、オイルミストの非供給時には、当該先端部５８ｃは、前記流路延長部６１の流通路６１ａと対向するように位置している。

さて、このように構成された工作機械用主軸装置１において、ミスト供給孔６８からオイルミストが供給されると、バイパス２３へ流れたオイルミストは前述のように、非回転側シール部２６を押し下げ、これにより当該非回転側シール部２６と前記回転側シール部２５とで静圧スラスト型軸受を構成させ、以って隙間３１をシールする。
一方で、ミスト供給孔６８から供給パイプ５８へ流れるオイルミストは、供給パイプ５８を流れると共に、当該供給パイプ５８における大径部５８ａの上端面（図４中、上端面）に当たる。すると、供給パイプ５８は、図５に示すように、オイルミストの圧力により前記コイルスプリング６９の付勢力に抗して下方へ押し下げられて移動する。このとき、コイルスプリング６９が配設された前記隙間７２は平時（ミストの非供給時）より小さく（上下方向に小さくなる）なるが、この隙間７２に存在していた空気が前記空気抜き孔７３から機外へ抜けることにより、前記供給パイプ５８は、前記隙間７２に存在する空気の抵抗を受けることなくスムーズに下方へ移動する。

そして、下方に移動した供給パイプ５８の先端部、つまり前記細径部５８ｃが前記流路延長管６１の流通路６１ａ内に挿通するようになる。このとき、細径部５８ｃの外周面と、流路延長管６１における流通路６１ａの内周面とは非接触状態となる。そして、オイルミストは、供給パイプ５８の流通路５８ｄから、前記流路延長管６１、（工具ホルダ５９）、接続管１３、アジャストナット１２、工具１１内に夫々形成された流通路６１ａ、（５９ａ）、１３ａ、１２ａ、１１ａを流れ、最終的に工具１１の吐出口（図示せず）から噴出される。

一方、オイルミストの供給が停止されると、供給パイプ５８の大径部５８ａを押圧するオイルミストの圧力がなくなるので、前記供給パイプ５８は前記コイルスプリング６９の付勢力によって上方へ移動し、この位置で停止（図４参照）する。
以上のように、上記実施例によれば、いわゆる２面拘束型ツールシャンク部５０を有する工作機械用主軸装置１に対しても、上記第１の実施例と略同様の効果を得られる。

また、２面拘束型ツールシャンク部５０を有する工作機械用主軸装置１においては、工具１１交換時の作業性の向上のため、つまり供給パイプ５８が下方に位置していると、その先端部（細径部５８ｃ）が工具ホルダ５９の嵌合面６２と高さ方向にて一致し、これにより接触してしまうため、この時は常に供給パイプ５８は上方へ付勢し停止させておく必要があるが、この移動（及び停止）は前記コイルスプリング６９の付勢力によって行っている。

更に、ミスト供給時には、オイルミストに対する遠心力の低減及びシール性の向上のため、常に供給パイプ５８は下方に付勢され、その先端部（細径部５８ｃ）が流路延長管６１の流通路６１ａ内に挿通される必要があるが、この移動は前記供給パイプ５８を流れるオイルミストの圧力によって行っている。このため、供給パイプ５８を軸方向へ移動（上下往復移動）させるために、わざわざ別機構を設けたり或いは複雑な構造を組み込んだりする必要がないので、組立性、コスト性等に優れた工作機械用主軸装置１とすることができる。

また、供給パイプ５８が下方へ移動することにより、オイルミストがほとんど遠心力の影響を受けずに工具１１へと到達するので、より正確な冷却性能、潤滑性能を得ることができる。
次に、本発明の第４の実施例を図６及び図７を参照して説明する。この第４の実施例は、上記した第３の実施例とは、供給パイプを移動させる手段が異なっている。なお、上記第３の実施例と同様の箇所には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

支持部材８０の上端部（図６中、上端部）には、段付き円筒状の収容部８１が形成されており、この収容部８１の大径部８１ａにはエンド部材８２がボルト８２ａにて固定され、以って前記収容部８１の小径部８１ｂを閉じ当該小径部８１ｂをシリンダ部８３として構成している。シリンダ部８３には、その上下端に、図示しないエア噴出装置と繋がった上部エア噴出孔８４、下部エア噴出孔８５が夫々形成されている。なお、前記エア噴出装置は、図示しない工具交換機構の動作と連動するものだが、前記エア噴出装置と、前記工具交換機構とは別々の装置、機構であり、その詳細は後述する。

前記エンド部材８２には、前記支持部材８０に形成されたバイパス２３と連通する連通バイパス８６が形成されると共に、中央には供給パイプ挿通孔８２ｂを有しており、この供給パイプ挿通孔８２ｂには、基端部（図６中、上端部）にミスト供給孔８７ａ及び連通バイパス孔８７ｂが夫々形成された供給パイプ８７が挿通され、以って供給パイプ８７の軸方向への移動を案内している。供給パイプ８７には、この供給パイプ８７の外周から突出すると共に当該外周を周回する円板状のピストン８８が形成されており、ピストン８８の外周部には、シリンダ部８３の内周面と密に当接するＯリング８８ａが設けられている。このような構成により、前記ピストン８８は、シリンダ８３内を前記上部噴出孔８４側の空間８４ａと、前記下部噴出孔８５側の空間８５ａとの間を、流体の往来が略ないように分断するものである。

さて、このように構成された工作機械用主軸装置１において、ミスト供給孔８７ａから供給パイプ８７の流通路８７ｃへオイルミストが供給されると、これに連動して、前記図示しないエア噴出装置から前記上部噴出孔８４を介してシリンダ８３内の前記上部噴出孔８４側の空間８４ａへエア（供給パイプへ供給されるオイルミストとは別の流体、例えば空気等）が供給される。これにより、図７に示すように、供給パイプにおけるピストン８８の上面（図６、図７中、上方面）に圧力（流体圧）が作用し、以って供給パイプ８７が押し下げられる。このとき、供給パイプ８７の連通バイパス孔８７ｂ、エンド部材８２の連通バイパス８６、そして支持部材８０のバイパス２３が全て連通し、それらを通ったオイルミストが非回転側シール部２６を押し下げることにより、シール手段２４をシール状態とする。

一方、オイルミストの供給が停止されると、これに連動して、前記図示しないエア噴出装置からシリンダ８３内の前記上部噴出孔８４側の空間８４ａへのエアの供給が停止されると共に、今度は逆に、前記エア噴出装置からシリンダ８３内の前記下部噴出孔８５側の空間８５ａへエアが供給される。これにより、供給パイプ８７におけるピストン８８の下面（図６、図７中、下方面）に圧力（流体圧）が作用し、以って供給パイプ８７が押し上げられる（図６参照）。更に、前記図示しないエア噴出装置は、前記図示しない工具交換機構と連動しており、工具１１を交換する際には、前記工具交換機構によって把持されてきた工具ホルダ５９の嵌合面６２と、前記供給パイプ８７の先端部８７ｄとが接触しないように、前記工具交換機構によって把持された工具ホルダ５９が前記主軸５１の先端側（図６、図７中、下方側）近傍に接近すると、供給パイプ８７を押し上げるよう構成されている。

以上のように構成された上記実施例によれば、前記図示しない工具交換機構とは別に、流体圧を用いたシリンダ部８３を設け、このシリンダ部８３の前記上部噴出孔８４側の空間８４ａ及び前記下部噴出孔８５側の空間８５ａに、供給パイプ８７へ供給されるオイルミストとは別の流体、つまりエアを夫々供給するより供給パイプ８７の軸方向の移動を行った。このため、供給パイプ８７の動作、つまり軸方向への移動が正確で且つ迅速なものとなる。

次に、本発明の第５の実施例を図８及び図９を参照して説明する。この第５の実施例は、上記した第４の実施例とは、供給パイプを移動させる手段が異なっている。なお、上記した第４の実施例と同様の箇所には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
支持部材１７の上端面（図８中、上端部の端面）には、その右方に位置してカム機構９０を有する、機械的駆動手段たる駆動手段９１が設けられている。この駆動手段９１は、工具交換機構（アーム部９２のみ、図８の下方に図示）と連動する構成となっている。カム機構９０は、前記工具交換機構の動作によって駆動するギア（図示せず）により回転駆動される円筒カム９３を有し、この円筒カム９３には当該円筒カム９３の外周面を周回すると共に、上下方向へ蛇行するカム溝９３ａが設けられている。

このカム溝９３ａには、レバー９４の一端部が移動可能に係合しており、レバー９４の他端部は供給パイプ把持部９４ａとして構成されている。よって、前記円筒カム９３が回転駆動（回転運動）することにより、カム溝９３ａに係合されたレバー９４が軸９４ｂを中心に上下運動するものである。
供給パイプ９５の基端部には、前記供給パイプ把持部９４ａに把持される被把持部９５ａが形成されており、供給パイプ９５は、前記供給パイプ把持部９４ａが上下運動することに基づいて、これと同期して軸方向へ移動（上下運動）するように構成されている。また、供給パイプ９５の流通路９５ｂにおいて、その基端側には、当該流通路９５ｂと前記小径部１７ｂとを連通するバイパス９５ｃが形成されている。これにより、このバイパス９５ｃから小径部１７ｂへ流れたオイルミストが、非回転側シール部２６を押し下げ、以ってシール手段２４をシール状態とする。

以上のように構成された上記実施例によれば、供給パイプ９５の軸方向の移動を、工具交換機構（アーム部９２のみ、図８に図示）と機械的に連動する駆動手段９１によって行った。このため、供給パイプ９５を軸方向への移動させるのに別の駆動源を設ける必要がないと共に、工具交換時における供給パイプ９５の動作を正確に且つ迅速なものとすることができる。

なお、上記第１〜第４の実施例において、シール手段２４を構成する非回転側シール部２６の形状は、前記図２に示すように、その下面に放射状の複数の溝部２６ｂを有する構成のものとしたが、これに限定されるものではなく、変形例として、例えば図１０に示すような形状としてもよい。このものは、前記非回転側シール部２６の下面に、孔２６ａと同心円のポケット２６ｃが前記孔２６ａと連通するように形成されている。この場合、前述の複数の溝２６ｂを形成したものと同様の効果を得ることができる。

また一方で、シール手段２４を構成する回転側シール部２５の形状を、例えば図１１に示すような形状としてもよい。このものは、図１１（ａ）のように、前記回転側シール部２５の上面の外周端部に、傾斜状をなす底面を有する動圧発生溝２５ｂが前記外周端部を断続的に周回するように複数（この場合、８箇所）形成されている。よって、動圧発生溝２５ｂは、図１１（ｂ）のように、孔２５ａと連通するのではなく、空間部２２（大気圧の空間部）と連通するものである。なお、図１１においては、回転側シール部２５を、実際に取り付ける状態での方向で示しており、図１１（ａ）は上面図（平面図）、図１１（ｂ）は側面図となっている。

この構成によれば、主軸３、４０、５１の回転速度が高い状態のときには、前記動圧発生溝２５ｂから高い動圧が発生し、これにより、前述の非回転側シール部２６に複数２６ｂの溝やポケット２６ｃを形成した場合（図２、図１０参照）と同様の効果を得ることができる。逆に、主軸３、４０、５１の回転速度が低い状態のときには、動圧発生溝２５ｂから発生する動圧も低い状態となるので、これにより回転側シール部２５と非回転側シール部２６とは略接触状態となり、以ってシール効果を発揮する。

なお、非回転側シール部２６に対して溝２６ｂ、ポケット２６ｃを形成したが、これらは回転側シール部２５に形成するような構成としてもよく、更に静圧スラスト軸受が形成されるならば、回転側シール部２５及び被回転側シール部２６に形成する溝やポケット等の形状は特に限定せず、また動圧が発生するならば動圧発生溝の形状も特に限定しない。
また、工作機械用主軸装置１として、駆動モータ４がハウジング２の内部に配設される構成のビルトインタイプのものとしたが、これに限定されるものではなく、駆動モータがハウジングの外部に配設されるものにも適用可能である。

また、非回転側シール部２５（吊持部材３０）の吊持を、吊持コイルばね２９によって行ったが、これに限定されるものではなく、例えばベローズばね等を用いてもよい。

本発明の第１の実施例を示すもので、工作機械用主軸装置の縦断面図 シール手段を構成する非回転側シール部を示すもので、（ａ）は下面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図 本発明の第２の実施例を示す図１相当図 本発明の第３の実施例を示すもので、供給パイプが上方に位置した状態での図１相当図 供給パイプが下方に位置した状態での図１相当図 本発明の第４の実施例を示す図４相当図 図５相当図 本発明の第５の実施例を示す図４相当図 図５相当図 非回転側シール部の変形例を示す図２相当図 回転側シール部の変形例を示すもので、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図 従来例を示す図１相当図 接続パイプ部分の拡大断面図

符号の説明

図面中、１は工作機械用主軸装置、３は主軸、７は挿通孔、８はプルスタッド（工具把持機構）、９は工具ホルダ（工具把持機構）、９ｂは流通路、１０はコレット（工具把持機構）、１１は工具、１１ａは流通路、１２ａは流通路、１３ａは流通路、１４はドローバー、１５は供給パイプ（流通管）、１５ａは流通路、１６は隙間、１７は支持部材（静止部材）、１９ｂは流通路、２４はシール手段、２５は回転側シール部、２６は非回転側シール部、４０は主軸、４２は挿通孔、４３は供給パイプ（流通管）、４３ａは流通路、４４は隙間
５１は主軸、５３は挿通孔、５４はドローバー、５５はチャック機構（工具把持機構）、５６はスリーブ（工具把持機構）、５７はチャックコレット（工具把持機構）、５８は供給パイプ（流通管）、５８ｄは流通路、５９は工具ホルダ（工具把持機構）、６１ａは流通路、８０は支持部材（静止部材）、８７は供給パイプ（流通管）、８７ｃは流通路、９０はカム機構、９１は駆動手段（機械的駆動手段）、９２はアーム部（工具交換機構）、９５は供給パイプ（流通管）、９５ｃは流通路である。

Claims (10)

1. 先端部に工具把持機構により工具が装着されると共に、回転可能に設けられた主軸に、その軸心を貫通して前記工具把持機構にまで連通する挿通孔を形成し、
   この挿通孔に筒状をなすドローバーを挿通し、当該ドローバーの先端部を前記工具把持機構に臨ませ、
   非回転の流通管を、前記ドローバーの軸心に沿って当該ドローバーの基端側から先端側にまで延びるように設け、
   前記主軸の基端部の外側から前記流通管に供給される流体を、この流通管から前記工具把持機構の流通路を介して前記工具まで供給するように構成された工作機械用主軸装置において、
   前記主軸の基端側で、且つ前記流通管の外周部近傍に、前記流通管の外周面と前記ドローバーの内周面との間の隙間に流入した流体が前記主軸の外側へ流出することを規制するシール手段を設けたことを特徴とする工作機械用主軸装置。
2. 先端部に工具が装着されると共に、回転可能に設けられた主軸に、その軸心を貫通して前記工具にまで連通する挿通孔を形成し、
   非回転の流通管を、前記挿通孔の軸心に沿って前記主軸の基端側から先端側にまで延びるように設け、
   前記主軸の基端部の外側から前記流通管に供給される流体を、この流通管から流通路を介して前記工具まで供給するように構成された工作機械用主軸装置において、
   前記主軸の基端側で、且つ前記流通管の外周部近傍に、前記流通管の外周面と前記主軸における前記挿通孔の内周面との間の隙間に流入した流体が前記主軸の外側へ流出することを規制するシール手段を設けたことを特徴とする工作機械用主軸装置。
3. 流体はオイルミストであることを特徴とする請求項１または２記載の工作機械用主軸装置。
4. 前記シール手段は、
   前記主軸と共に回転する回転側シール部と、静止部材に設けられた非回転側シール部とからなり、互いのシール部は非接触状態でシール作用を発揮するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし３いずれかに記載の工作機械用主軸装置。
5. 前記シール手段において、前記非回転側シール部は、前記流体の圧力によって前記回転側シール部方向へ移動するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし４いずれかに記載の工作機械用主軸装置。
6. 前記流通管は、軸方向へ移動可能であることを特徴とする請求項１ないし５いずれかに記載の工作機械用主軸装置。
7. 前記流通管は、当該流通管に供給される前記流体の圧力によって移動されることを特徴とする請求項６記載の工作機械用主軸装置。
8. 前記流通管は、当該流通管に供給される前記流体とは別の流体の圧力によって移動されることを特徴とする請求項６記載の工作機械用主軸装置。
9. 前記流通管は、機械的駆動手段によって移動されることを特徴とする請求項６記載の工作機械用主軸装置。
10. 前記流通管は、軸方向へ移動可能であると共に、前記主軸に対して工具の交換を行う工具交換機構の動作に連動して移動されることを特徴とする請求項１記載の工作機械用主軸装置。
    

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