JP2008075724A - スピンドル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的簡単な構成でシール部の異常を検知することができるスピンドル装置を提供する。
【解決手段】スピンドル装置１０は、回転軸１２と、回転軸１２の端部に配置され、回転軸流路と固定側流路とを連通するシール部２３を有するロータリジョイント２０と、回転軸１２を軸受１３を介して回転可能に支持すると共に、シール部２３から漏れた液体を収容するようにシール部２３を囲う収容室３２を形成するハウジング２１と、収容室３２に臨んで設けられ、シール部２３の異常を検知する検出用液体排出孔３４及び検知センサ２４と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、工作機械等に用いられ、クーラント等の液体を回転側に供給するロータリジョイントを備えたスピンドル装置に関し、特に、液体供給時の異常を検出してスピンドルに内蔵された軸受やモータを保護するスピンドル装置に関する。

従来のスピンドル装置では、工作機械の主軸先端に取付けた回転工具等へ切削用クーラント等の液体を供給するような場合、主軸後端部、或は直結主軸モータのロータ軸後端部にロータリジョイントを直結し、夫々の軸心に設けた流路を介してこのロータリジョイントからクーラント液を圧送している。

この種のロータリジョイントは高速回転が要求されるため、固定部と回転軸間にはそれぞれシールリングが装着され、工作機械駆動時には供給するクーラントの液圧によって固定部側のシールリングを回転軸側のシールリング方向に摺動させ、両者を密着させることによりシールするようになっている。

このようなシール構造では通常の使用状態においてもクーラント液圧を負荷あるいは除荷することにより、わずかな量のクーラントが流れ出ることがある。このため、スピンドル装置では、このクーラントを排出するためにドレン孔が設けられている。

作業員はこのドレン孔からの排出状態によってシール部の異常を知って設備の電源遮断等によってポンプ停止等を行なうが、一度に大量のクーラントが漏れた場合には、クーラントをドレン孔から排出しきれずに、スピンドル装置内の軸受部や、モータを内蔵している場合には該モータに浸入し、軸受部の破損や主軸モータの漏電によるコイル焼損などを引き起こして大きな損害を発生させるという問題があった。

このため、シール部からの漏れ量が正常の範囲内である時に漏れ液を受ける第１収容室と、シール部からの漏れ量が正常の範囲を越えた時に漏れ液を受ける第２収容室とを設け、これら収容室を隔てる隔壁と回転軸との間の隙間からシール部の漏れ液が流出しないように回転軸の周囲をエアパージし、また、第２収容室に漏れ液が流出した時にエアパージ力により漏れ液を検知センサに導入する構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−２８１６４号公報

ところで、特許文献１に記載のロータリジョイントでは、正常の範囲を越えた漏れ液をエアパージ力により検知センサに導入する必要があり、構造が複雑であり、エアを大量に消費するという課題がある。

本発明は、上述した事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、比較的簡単な構成でシール部の異常を検知することができ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、
該回転軸の端部に配置され、回転軸流路と固定側流路とを連通するシール部を有するロータリジョイントと、
前記回転軸を軸受を介して回転可能に支持すると共に、前記シール部から漏れた液体を収容するように前記シール部を囲う収容室を形成するハウジングと、
前記収容室に臨んで設けられ、前記シール部の異常を検知する検知手段と、
を備えることを特徴とするスピンドル装置。
（２） 前記ハウジングには、前記収容室に溜まった液体を外部に排出するドレン孔が形成され、
前記検知手段は、前記ドレン孔より高い位置に設けられることを特徴とする（１）に記載のスピンドル装置。
（３） 前記検知手段は、前記ハウジングの前記ドレン孔より高い位置に形成された検出用液体排出孔と、該検出用液体排出孔から流出した液体を検出する検出センサと、を備えることを特徴とする（２）に記載のスピンドル装置。

本発明のスピンドル装置によれば、回転軸と、回転軸の端部に配置され、回転軸流路と固定側流路とを連通するシール部を有するロータリジョイントと、回転軸を軸受を介して回転可能に支持すると共に、シール部から漏れた液体を収容するようにシール部を囲う収容室を形成するハウジングと、収容室に臨んで設けられ、シール部の異常を検知する検知手段と、を備えるので、比較的簡単な構成でシール部の異常を検知することができる。また、上記構成により、異常発生の初期に検知が可能となり、クーラントの遮断や電源遮断等の作動停止を迅速に行なうことが可能で、スピンドル装置に内蔵された軸受やモータ等をクーラント等の液体から保護することができる。

以下、本発明の各実施形態に係るスピンドル装置について図面を参照して詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、横置きのスピンドル装置の部分断面図である。本実施形態のスピンドル装置１０では、ハウジング２１を構成するハウジング本体１１内に回転軸を構成するスピンドル１２が複数の軸受１３を介して回転可能に支持されており、スピンドル１２の後端部には回転管軸１４がねじ込まれている。スピンドル１２の軸方向には通孔１２ａが形成されており、回転管軸１４の通孔１４ａとともに回転軸流路を構成する。

また、スピンドル１２の後方には、回転管軸１４、フローティングシート２２、シール部２３、フローティングシート装着部２７、ガイドピン２９を有するロータリジョイント２０が配置される。

ハウジング２１は、上記ハウジング本体１１と、ハウジング本体１１の後部に取付けられ、スピンドル１２の後端部を支持する開口２５ａを有する第１ハウジング２５と、第１ハウジング２５の後部に取付けられ、フローティングシート２２を配置させる開口部２６ａを有する第２ハウジング２６とを有する。

第２ハウジング２６には、第２ハウジング２６の開口部２６ａを内側から密閉するようにフローティングシート装着部２７が装着されており、フローティングシート装着部２７には、第２ハウジング２６のクーラントの供給路２８と連通する図示しないシール孔が設けられている。フローティングシート２２は、ガイドピン２９に回転を拘束された状態で、このシール孔に摺動自在に装着される。フローティングシート２２の軸方向には通孔２２ａが形成されており、固定側流路を構成する。

シール部２３は、回転管軸１４の後端部に固着されたシールリング３０と、フローティングシート２２の先端部に固着されたシールリング３１とによって構成され、回転軸流路と固定側流路とを連通する。

また、ハウジング２１は、第１ハウジング２５に第２ハウジング２６を取付けることで、シール部２３から漏れた液体を収容するようにシール部２３を囲う収容室３２を形成する。また、第２ハウジング２６には、収容室３２の下部から外部に開口し、収容室３２に溜まった液体を外部に排出するドレン孔３３と、シール部２３より下方で、且つドレン孔３３より高い位置で収容室３２に臨んで設けられ、収容室３２の側面から外部に開口する検知手段を構成する検出用液体排出孔３４と、が設けられる。ドレイン孔３３は、正常時の漏れ量では水位が上がらないように大きさ、数量、位置が決定されている。

検知手段を構成する検知センサ２４は、図示しない配管によって検出用液体排出孔３４と連通されており、検出用液体排出孔３４から流出した液体を検出することで、シール部２３の異常を検知する。

このように構成されたスピンドル装置１０では、ロータリジョイント２０は、主軸モータの始動前に外部から供給されたクーラントの液圧によりフローティングシート２２を下流側に摺動させ、シールリング３１を回転管軸１４のシールリング３０に密着させる。この状態において、固定側流路と回転軸流路とはシール部２３を介して連通され、矢印Ａに示すように、クーラントが圧力を持ってスピンドル１２の図示しない工具の先端部まで供給される。クーラントの供給及び供給停止時には、シールリング同士が着脱するため、クーラントの漏洩が発生するが、その都度ドレン孔から排出される。

このような状態で主軸モータが始動されて工作機械が稼動状態となるが、稼動中に例えば、シールリング３０，３１のいずれかが破損する等、シール部２３に異常が発生した場合、クーラントが大量に漏洩する。このような場合、漏洩したクーラントはドレイ孔３３から排出しきれずに収容室３２内の水位が上がる。そして、水位が検出用液体排出孔３４の位置まで達すると、この検出用液体排出孔３４から流体が流出し、この流体が検知センサ２４によって検出されることで、シール部２３の異常が検知される。

従って、本実施形態のスピンドル装置１０によれば、回転軸１２と、回転軸１２の端部に配置され、回転軸流路と固定側流路とを連通するシール部２３を有するロータリジョイント２０と、回転軸１２を軸受１３を介して回転可能に支持すると共に、シール部２３から漏れた液体を収容するようにシール部２３を囲う収容室３２を形成するハウジング２１と、収容室３２に臨んで設けられ、シール部２３の異常を検知する検知手段としての検出用液体排出孔３４及び検知センサ２４と、を備えるので、従来のようにエアパージする必要がなく、比較的簡単な構成でシール部の異常を検知することができる。また、上記構成により、異常発生の初期に検知が可能となり、クーラントの遮断や電源遮断等の作動停止を迅速に行なうことが可能で、スピンドル装置１０に内蔵された軸受やモータ等をクーラント等の液体から保護することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るスピンドル装置について図２を参照して説明する。なお、第１実施形態と同等部分については同一符号を付して説明を省略或は簡略化する。

第２実施形態は、本発明を縦置きのスピンドル装置に適用した例である。即ち、図２に示すように、回転軸を構成するスピンドル１２及び回転管軸１４が垂直方向に配置されており、フローティングシート２２を摺動してシール部２３を連通することで、矢印Ｂに示すように、第２ハウジング２６の上方に形成された供給路２８からクーラントが下方のスピンドル１２に供給される。

ドレン孔３３は、収容室３２の下部側面から外部に開口しており、また、検出用液体排出孔３４は、シール部２３より下方で、且つドレン孔３３より高い位置で収容室３２の側面から外部に開口している。

これにより、正常時のクーラントの漏洩は、ドレン孔３３から排出される一方、シール部２３の異常時には、ドレン孔３３から排出しきれず、収容室３２内の水位が上がって検出用液体排出孔３４の位置まで達し、検出用液体排出孔３４から流体が検知センサ２４によって検出されることで、シール部２３の異常が検知される。
従って、上記のように構成することで、縦置きのスピンドル装置の場合も第１実施形態と同様の機能及び効果を奏する。

なお、本発明のスピンドル装置は、スピンドルやロータリジョイント等、上述した実施形態に限定されるものでなく、適宜、変形、改良等が可能である。
また、検知手段も上記実施形態のものに限定されるものでなく、検知センサ２４がハウジング２１に設けられてもよいし、検知センサ２４が収容室３２に臨むように配置されてもよい。

本発明の第１実施形態である横置きのスピンドル装置の部分断面図である。 本発明の第２実施形態である縦置きのスピンドル装置の部分断面図である。

符号の説明

１０ スピンドル装置
１２ スピンドル（回転軸）
２０ ロータリジョイント
２１ ハウジング
２２ フローティングシート
２３ シール部
２４ 検知センサ（検出手段）
３０，３１ シールリング
３２ 収容室
３３ ドレン孔
３４ 検出用液体排出孔（検知手段）

Claims (3)

1. 回転軸と、
   該回転軸の端部に配置され、回転軸流路と固定側流路とを連通するシール部を有するロータリジョイントと、
   前記回転軸を軸受を介して回転可能に支持すると共に、前記シール部から漏れた液体を収容するように前記シール部を囲う収容室を形成するハウジングと、
   前記収容室に臨んで設けられ、前記シール部の異常を検知する検知手段と、
   を備えることを特徴とするスピンドル装置。
2. 前記ハウジングには、前記収容室に溜まった液体を外部に排出するドレン孔が形成され、
   前記検知手段は、前記ドレン孔より高い位置に設けら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. 前記検知手段は、前記ハウジングの前記ドレン孔より高い位置に形成された検出用液体排出孔と、該検出用液体排出孔から流出した液体を検出する検出センサと、を備えることを特徴とする請求項２に記載のスピンドル装置。

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