JP2010076045A - Spindle unit for machine tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、工作機械用主軸装置に関し、特にワークの加工時に主軸と主軸ヘッドの主軸ハウジングとの隙間から主軸の軸受け部にクーラント液が浸入するのを防止するものに関する。 The present invention relates to a spindle device for a machine tool, and more particularly to an apparatus that prevents coolant liquid from entering a bearing portion of a spindle through a gap between a spindle and a spindle housing of a spindle head when a workpiece is processed.
一般に、工作機械において切削加工を行う際、金属製のワークの切削箇所にクーラント液を供給しながら主軸の先端部に装着した工具により切削を行い、切削時に摩擦熱で加熱される工具を冷却することで、ワークの加工精度や工具寿命を向上させている。 Generally, when cutting with a machine tool, cutting is performed with a tool attached to the tip of the spindle while supplying a coolant liquid to a cutting portion of a metal workpiece, and the tool heated by frictional heat is cooled during cutting. This improves the machining accuracy and tool life of the workpiece.
ワークの加工時に、ワークの切削部位に供給されたクーラント液の飛沫が主軸と主軸ハウジングとの隙間に浸入する場合がある。クーラント液が主軸の軸受け部まで浸入すると、軸受け部の摺動面に充填されたグリースが流出し、主軸の回転により軸受け部が破損する虞がある。そのため、主軸と主軸ハウジングとの隙間部分をラビリンス形状に形成したり、主軸と主軸ハウジングとの隙間から主軸の先端側に向かって圧縮エアを噴出させてシール効果を高めることが一般的である。 During machining of the workpiece, the splash of coolant supplied to the cutting site of the workpiece may enter the gap between the spindle and the spindle housing. When the coolant liquid enters the bearing portion of the main shaft, the grease filled in the sliding surface of the bearing portion flows out, and the bearing portion may be damaged by the rotation of the main shaft. For this reason, it is common to form a gap portion between the main shaft and the main shaft housing in a labyrinth shape, or to jet compressed air from the gap between the main shaft and the main shaft housing toward the tip side of the main shaft to enhance the sealing effect.
例えば、特許文献1に記載の工作機械用主軸装置におけるシール装置においては、主軸の先端部と一体的に回転する遮蔽板(端面カバー)を、主軸ハウジングの先端面に対して隙間を隔てて対向するように配置している。この遮蔽板において主軸ハウジングの先端面との間に、上向きに突出する複数個の環状突起からなるラビリンス部を設けている。主軸ハウジングの下端に固定した蓋体(主軸キャップ)のエアシールポケット部に圧縮空気源から圧縮空気を供給し、ラビリンス部を介してラビリンス部の外周側の開口端から外部へ噴出させている。
しかし、特許文献1に記載のラビリンス部の構造では、単に環状突起を設けて縦断面視で方形波状にしただけなので、クーラント液がラビリンス部の内周側に流動しやすい。
そのため、主軸の軸受け部までクーラント液が浸入しないようにする為に大量の圧縮エアを供給する必要があり、ランニングコストが上昇するという問題がある。
However, in the structure of the labyrinth portion described in Patent Document 1, the coolant is easily flown to the inner peripheral side of the labyrinth portion because the annular protrusion is simply provided and formed in a square wave shape in a longitudinal sectional view.
For this reason, it is necessary to supply a large amount of compressed air in order to prevent the coolant from entering the bearing portion of the main shaft, which increases the running cost.
本発明の目的は、主軸の軸受け部へのクーラント液の浸入を防止し、且つ圧縮エアの供給量を削減することができる工作機械用主軸装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a spindle device for a machine tool that can prevent the coolant liquid from entering the bearing portion of the spindle and reduce the amount of compressed air supplied.
請求項1の工作機械用主軸装置は、主軸ヘッドの主軸ハウジングに回転自在に支持した主軸を備え、この主軸の先端部に工具を装着するように構成した工作機械用主軸装置において、前記主軸ハウジングの下端に固定した環状の主軸キャップと、前記主軸の先端の外周部に固定した環状の端面カバーと、前記主軸キャップと前記端面カバーとで形成するラビリンスシールとを備え、前記ラビリンスシールは、前記端面カバーの上下方向中段部の外周側部分に外周側へ移行する程下方に移行するように形成した第1の環状傾斜部と、この第1の環状傾斜部と対向する前記主軸キャップの内周側環状壁部の下端部に外周側へ移行する程上方に移行するように形成した第2の環状傾斜部とを有するラビリンス室を備えたことを特徴としている。 A spindle device for a machine tool according to claim 1, comprising a spindle rotatably supported on a spindle housing of a spindle head, wherein the spindle housing is configured to mount a tool on a tip portion of the spindle. An annular main shaft cap fixed to the lower end of the main shaft, an annular end surface cover fixed to the outer periphery of the front end of the main shaft, and a labyrinth seal formed by the main shaft cap and the end surface cover. A first annular inclined portion formed so as to move downward as it moves to the outer peripheral side at the outer peripheral side portion of the middle step portion in the vertical direction of the end surface cover, and the inner periphery of the main shaft cap facing the first annular inclined portion A labyrinth chamber having a second annular inclined portion formed so as to move upward as it moves toward the outer peripheral side is provided at the lower end portion of the side annular wall portion.
この工作機械用主軸装置では、ワークの加工時にワークの切削部位に供給されたクーラント液の飛沫が主軸キャップの下端近傍に飛散したとき、主軸キャップと端面カバーとの隙間からラビリンスシールのラビリンス室にクーラント液が浸入する場合がある。この場合にも、ラビリンス室の容積を大きく設定することで、ラビリンス室内のクーラント液の圧力が低下するため、クーラント液の流動が減衰する。 In this spindle device for machine tools, when the splash of coolant supplied to the cutting site of the workpiece is scattered near the lower end of the spindle cap when machining the workpiece, the gap between the spindle cap and the end surface cover enters the labyrinth chamber of the labyrinth seal. Coolant liquid may enter. Also in this case, by setting the volume of the labyrinth chamber to be large, the pressure of the coolant liquid in the labyrinth chamber is reduced, and thus the flow of the coolant liquid is attenuated.
請求項2の工作機械用主軸装置は、請求項1の発明において、前記主軸キャップの下端に固定した環状のノズル形成部材と、前記主軸キャップの内周側部分に下方へ突出するように形成した内周側環状壁部と、前記ノズル形成部材の内周側下端部と前記内周側環状壁部の外周側下端部とで構成した環状のV形溝とを更に備え、前記V形溝は、前記ラビリンス室と連通することを特徴としている。 A spindle device for a machine tool according to a second aspect is the invention according to the first aspect, wherein an annular nozzle forming member fixed to a lower end of the main shaft cap and an inner peripheral side portion of the main shaft cap are formed so as to protrude downward. An annular V-shaped groove formed of an inner circumferential annular wall, an inner circumferential lower end of the nozzle forming member, and an outer circumferential lower end of the inner circumferential annular wall; The communication with the labyrinth chamber is characterized.
請求項3の工作機械用主軸装置は、請求項2の発明において、前記V形溝は、前記ノズル形成部材の内周側下端部に内周側へ移行する程上方に移行するように形成した第3の環状傾斜部と、前記主軸キャップの内周側環状壁部の外周側下端部に外周側へ移行する程上方に移行するように形成した第4の環状傾斜部とを有することを特徴としている。 A spindle device for a machine tool according to a third aspect is the invention according to the second aspect, wherein the V-shaped groove is formed so as to move upward as it moves toward the inner peripheral side at the lower end on the inner peripheral side of the nozzle forming member. It has a 3rd annular inclination part, and the 4th annular inclination part formed so that it might move upwards so that it might shift to the perimeter side in the perimeter side lower end part of the inner circumference side annular wall part of the above-mentioned spindle cap It is said.
請求項4の工作機械用主軸装置は、請求項2又は3の発明において、前記V形溝の内周側部分を覆うように前記端面カバーの外周側下端部に形成した庇部を更に備え、前記庇部のうちの前記V形溝と対向する面を外周側へ移行する程下方に移行する第5の環状傾斜部に形成したことを特徴としている。 The spindle device for a machine tool according to claim 4 further includes a flange portion formed at the lower end portion on the outer peripheral side of the end face cover so as to cover the inner peripheral side portion of the V-shaped groove in the invention of claim 2 or 3. A surface of the flange portion facing the V-shaped groove is formed in a fifth annular inclined portion that moves downward as it moves toward the outer peripheral side.
請求項5の工作機械用主軸装置は、請求項1〜4の何れかの発明において、前記ラビリンス室内に外気を導入する為の外気導入通路を前記ノズル形成部材に設けたことを特徴としている。 A main spindle device for a machine tool according to a fifth aspect is characterized in that, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, an outside air introduction passage for introducing outside air into the labyrinth chamber is provided in the nozzle forming member.
請求項1の発明によれば、主軸キャップと端面カバーとで形成するラビリンスシールを備え、このラビリンスシールはラビリンス室を備えたので、ラビリンス室の容積を大きく設定することで、主軸キャップと端面カバーとの隙間からラビリンス室にクーラント液が浸入した場合、ラビリンス室内のクーラント液の圧力が低下しクーラント液の流動を減衰させることができる。そのため、主軸と主軸ヘッドの主軸ハウジングとの隙間から主軸の先端側に向かって大量の圧縮エアを供給することなく、主軸の軸受け部にクーラント液が浸入するのを防止することができるので、ランニングコストの低減を図ることができる。 According to the first aspect of the present invention, the labyrinth seal formed by the main shaft cap and the end surface cover is provided, and the labyrinth seal includes the labyrinth chamber. Therefore, the main cap and the end surface cover are set by increasing the volume of the labyrinth chamber. When the coolant liquid enters the labyrinth chamber through the gap, the pressure of the coolant liquid in the labyrinth chamber decreases and the flow of the coolant liquid can be attenuated. Therefore, it is possible to prevent coolant liquid from entering the bearing portion of the spindle without supplying a large amount of compressed air from the gap between the spindle and the spindle housing of the spindle head toward the tip end side of the spindle. Cost can be reduced.
ラビリンス室は、端面カバーの上下方向中段部の外周側部分に外周側へ移行する程下方に移行するように形成した第1の環状傾斜部と、この第1の環状傾斜部と対向する主軸キャップの内周側環状壁部の下端部に外周側へ移行する程上方に移行するように形成した第2の環状傾斜部とを有するので、ラビリンス室にクーラント液が浸入し第2の環状傾斜部に付着した場合、第2の環状傾斜部の傾斜面を利用してクーラント液の第1の環状傾斜部への落下を促進することができる。さらに、落下させたクーラント液を、第1の環状傾斜部の傾斜面を利用して外部へ効果的に排出させることができる。 The labyrinth chamber has a first annular inclined portion formed so as to move downward toward the outer peripheral side at the outer peripheral side portion of the vertical middle step portion of the end surface cover, and a spindle cap facing the first annular inclined portion A second annular inclined portion formed so as to move upward as it moves toward the outer peripheral side at the lower end portion of the inner peripheral annular wall portion, so that the coolant liquid enters the labyrinth chamber and the second annular inclined portion When adhering to, the fall of the coolant liquid to the first annular inclined portion can be promoted using the inclined surface of the second annular inclined portion. Furthermore, the dropped coolant liquid can be effectively discharged to the outside using the inclined surface of the first annular inclined portion.
請求項2の発明によれば、主軸キャップの下端に固定した環状のノズル形成部材と、主軸キャップの内周側部分に下方へ突出するように形成した内周側環状壁部と、ノズル形成部材の内周側下端部と内周側環状壁部の外周側下端部とで構成し且つラビリンス室と連通する環状のV形溝とを備えたので、ワークの切削部位に供給されたクーラント液の飛沫をV形溝に衝突させてクーラント液を落下させることができる。これにより、クーラント液がラビリンス室に浸入するのを抑制できる。 According to invention of Claim 2, the cyclic | annular nozzle formation member fixed to the lower end of a main shaft cap, the inner peripheral side annular wall part formed so that it might protrude below to the inner peripheral side part of a main shaft cap, and a nozzle formation member Of the inner peripheral side lower end portion and the outer peripheral side lower end portion of the inner peripheral side annular wall portion and an annular V-shaped groove communicating with the labyrinth chamber. The splash liquid can collide with the V-shaped groove to drop the coolant liquid. Thereby, it can suppress that coolant liquid infiltrates into a labyrinth chamber.
請求項3の発明によれば、V形溝は、ノズル形成部材の内周側下端部に内周側へ移行する程上方に移行するように形成した第3の環状傾斜部と、主軸キャップの内周側環状壁部の外周側下端部に外周側へ移行する程上方に移行するように形成した第4の環状傾斜部とを有するので、第3,第4の環状傾斜部の傾斜面を利用して第3,第4の環状傾斜部に付着したクーラント液の落下を促進することができる。これにより、クーラント液がラビリンス室に浸入するのを抑制できる。 According to the invention of claim 3, the V-shaped groove has a third annular inclined portion formed so as to move upward as it moves to the inner peripheral side at the lower end on the inner peripheral side of the nozzle forming member, and the spindle cap. Since it has the 4th annular inclined part formed so that it may move upwards so that it may move to the outer peripheral side in the outer peripheral side lower end part of the inner peripheral side annular wall part, the inclined surface of the 3rd and 4th annular inclined part By utilizing this, it is possible to promote the fall of the coolant liquid adhering to the third and fourth annular inclined portions. Thereby, it can suppress that coolant liquid infiltrates into a labyrinth chamber.
請求項4の発明によれば、V形溝の内周側部分を覆うように端面カバーの外周側下端部に形成した庇部を備えたので、庇部がV形溝の内周側部分を覆うことで、ワークの切削部位に供給されたクーラント液の飛沫がV形溝を介してラビリンス室に浸入するのを抑制できる。庇部のうちのV形溝と対向する面を外周側へ移行する程下方に移行する第5の環状傾斜部に形成したので、主軸と主軸ヘッドの主軸ハウジングとの隙間から主軸の先端側に向かって供給した圧縮エアと第5の環状傾斜部の傾斜面とが協働して、クーラント液をV形溝の外周側へ吹き飛ばすことができる。これにより、クーラント液がラビリンス室に浸入するのを抑制できる。 According to the fourth aspect of the present invention, since the flange portion formed at the outer peripheral side lower end portion of the end face cover is provided so as to cover the inner peripheral side portion of the V-shaped groove, the flange portion has the inner peripheral side portion of the V-shaped groove. By covering, it can suppress that the droplet of the coolant supplied to the cutting part of the workpiece enters the labyrinth chamber via the V-shaped groove. Since the surface facing the V-shaped groove of the flange portion is formed in the fifth annular inclined portion that moves downward as it moves toward the outer peripheral side, the gap between the spindle and the spindle housing of the spindle head extends to the tip end side of the spindle. The compressed air supplied toward the inclined surface of the fifth annular inclined portion cooperates, and the coolant can be blown off to the outer peripheral side of the V-shaped groove. Thereby, it can suppress that coolant liquid infiltrates into a labyrinth chamber.
請求項5の発明によれば、ラビリンス室内に外気を導入する為の外気導入通路をノズル形成部材に設けたので、ラビリンス室内の圧力がほぼ大気圧となり、ラビリンス室に浸入したクーラント液の圧力を十分に低下させることができる。これにより、圧縮エアを供給することなしに、主軸の軸受け部へのクーラント液の浸入を防止することができるので、ランニングコストを格段に低減することができる。 According to the invention of claim 5, since the outside air introduction passage for introducing outside air into the labyrinth chamber is provided in the nozzle forming member, the pressure in the labyrinth chamber becomes almost atmospheric pressure, and the pressure of the coolant liquid entering the labyrinth chamber is reduced. It can be lowered sufficiently. Accordingly, the coolant can be prevented from entering the bearing portion of the main shaft without supplying compressed air, so that the running cost can be significantly reduced.
以下、本発明を実施する為の最良の形態について説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described.
以下、本発明の実施例について図面に基づいて説明する。
図1に示すように、工作機械の主軸ヘッド1は、コラム(図示略)から前方に延びるフレーム2及び主軸ハウジング2aと、主軸ヘッド1を支持する支持フレーム2bと、略L字形のアンクランプアーム5と、工作機械用主軸装置10等を有する。支持フレーム2bには適宜の位置にナット4を固定し、ガイドレール(図示略)に沿って平行に支持した回転自在なボールねじ(図示略)に、ナット4を螺合挿通させている。ボールねじをコラムの上方に配置したZ軸モータ(図示略)により正逆両方向に回転駆動することによって、主軸ヘッド1を、ナット4及びボールねじによりガイドレールに沿ってZ軸方向に昇降駆動する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, a spindle head 1 of a machine tool includes a frame 2 and a spindle housing 2a that extend forward from a column (not shown), a support frame 2b that supports the spindle head 1, and a substantially L-shaped unclamp arm. 5 and a spindle device 10 for a machine tool. A nut 4 is fixed to the support frame 2b at an appropriate position, and the nut 4 is screwed and inserted into a rotatable ball screw (not shown) supported in parallel along a guide rail (not shown). The spindle head 1 is driven up and down in the Z-axis direction along the guide rail by the nut 4 and the ball screw by rotationally driving the ball screw in both forward and reverse directions by a Z-axis motor (not shown) arranged above the column. .
主軸ハウジング2aの内部には、下端部(先端部)に工具(図示略)を取付けた工具ホルダ(図示略)を装着可能に構成した主軸11を回転自在に支持しており、この主軸11を主軸モータ(図示略)により回転駆動させるようになっている。フレーム2の内部には、主軸11の工具ホルダに対するクランプを解除する為のアンクランプアーム5を支軸6により揺動自在に枢支している。 Inside the spindle housing 2a, a spindle 11 is rotatably supported. The spindle 11 is configured such that a tool holder (not shown) with a tool (not shown) attached to the lower end (tip) thereof can be mounted. It is driven to rotate by a main shaft motor (not shown). Inside the frame 2, an unclamp arm 5 for releasing the clamp of the main shaft 11 with respect to the tool holder is pivotally supported by a support shaft 6.
次に、工作機械用主軸装置10について説明する。
図2、図3に示すように、工作機械用主軸装置10は、主軸11と、環状の主軸キャップ8と、環状のノズル形成部材12と、環状の端面カバー13と、主軸キャップ8の内周側環状壁部8aと、環状のV形溝14と、端面カバー13の庇部13aと、主軸キャップ8と端面カバー13とで形成したラビリンスシール21とを有する。主軸11の下端部分には、工具ホルダをテーパ係合させる為のテーパ係合穴11aを形成してある。
Next, the spindle device 10 for machine tools will be described.
As shown in FIGS. 2 and 3, the machine tool spindle device 10 includes a spindle 11, an annular spindle cap 8, an annular nozzle forming member 12, an annular end surface cover 13, and an inner periphery of the spindle cap 8. It has a side annular wall portion 8 a, an annular V-shaped groove 14, a flange portion 13 a of the end surface cover 13, and a labyrinth seal 21 formed by the main shaft cap 8 and the end surface cover 13. A taper engagement hole 11a for taper engagement of the tool holder is formed in the lower end portion of the main shaft 11.
主軸ハウジング2aの下端には、複数のボルトで主軸キャップ8を固定してある。主軸キャップ8の下端には、環状のノズル形成部材12を複数のボルトで固定してあり、このノズル形成部材12には、主軸11の軸心の方に向けてクーラント液又はエアの噴射流を傾斜状に噴射するノズル12bを形成してある。主軸キャップ8の内周側部分には下方へ突出するように内周側環状壁部8aを形成してあり、ノズル形成部材12の内周側下端部と内周側環状壁部8aの外周側下端部とで下向きに開放する環状のV形溝14を構成している。 A spindle cap 8 is fixed to the lower end of the spindle housing 2a with a plurality of bolts. An annular nozzle forming member 12 is fixed to the lower end of the main shaft cap 8 with a plurality of bolts. A coolant liquid or an air flow is directed toward the nozzle forming member 12 toward the axis of the main shaft 11. A nozzle 12b that injects in an inclined manner is formed. An inner peripheral side annular wall portion 8a is formed on the inner peripheral side portion of the main shaft cap 8 so as to protrude downward, and the outer peripheral side of the inner peripheral side lower end portion of the nozzle forming member 12 and the inner peripheral side annular wall portion 8a. An annular V-shaped groove 14 that opens downward is formed at the lower end.
図3に示すように、V形溝14は、ノズル形成部材12の内周側下端部に内周側へ移行する程上方に移行するように形成した環状傾斜部12a(第3の環状傾斜部に相当)と、主軸キャップ8の内周側環状壁部8aの外周側下端部において外周側へ移行する程上方に移行するように形成した環状傾斜部8b(第4の環状傾斜部に相当)とを有する。主軸11の下端(先端)の外周部には環状の端面カバー13をボルトで固定してあり、この端面カバー13の外周側下端部には、V形溝14の内周側部分を覆うように庇部13aを形成してある。この庇部13aのうちのV形溝14と対向する上面には、外周側へ移行する程下方に移行する環状傾斜部13b(第5の環状傾斜部に相当)を形成してある。 As shown in FIG. 3, the V-shaped groove 14 has an annular inclined portion 12 a (third annular inclined portion) formed so as to move upward as it moves toward the inner peripheral side at the lower end on the inner peripheral side of the nozzle forming member 12. And an annular inclined portion 8b (corresponding to a fourth annular inclined portion) formed so as to move upward as it moves to the outer peripheral side at the outer peripheral side lower end portion of the inner peripheral side annular wall portion 8a of the spindle cap 8. And have. An annular end surface cover 13 is fixed to the outer peripheral portion of the lower end (front end) of the main shaft 11 with a bolt, and the inner peripheral side portion of the V-shaped groove 14 is covered at the outer peripheral side lower end portion of the end surface cover 13. A collar portion 13a is formed. An annular inclined portion 13b (corresponding to a fifth annular inclined portion) that moves downward as it moves toward the outer peripheral side is formed on the upper surface of the flange portion 13a that faces the V-shaped groove 14.
図3に示すように、主軸キャップ8の内周側環状壁部8aと端面カバー13の外周側部分との間には、V形溝14と連通するラビリンス室15を形成してある。ラビリンス室15は、端面カバー13の上下方向中段部の外周側部分に外周側へ移行する程下方に移行するように形成した環状傾斜部13d(第1の環状傾斜部に相当)と、この環状傾斜部13dと対向する内周側環状壁部8aの下端部に外周側へ移行する程上方に移行するように形成した環状傾斜部8c(第2の環状傾斜部に相当)とを有する。 As shown in FIG. 3, a labyrinth chamber 15 communicating with the V-shaped groove 14 is formed between the inner peripheral side annular wall portion 8 a of the main shaft cap 8 and the outer peripheral side portion of the end surface cover 13. The labyrinth chamber 15 includes an annular inclined portion 13d (corresponding to a first annular inclined portion) formed so as to move downward toward the outer peripheral side at the outer peripheral side portion of the middle step portion in the vertical direction of the end surface cover 13, and this annular An annular inclined portion 8c (corresponding to a second annular inclined portion) is formed at the lower end portion of the inner peripheral annular wall portion 8a facing the inclined portion 13d so as to move upward as it moves to the outer peripheral side.
内周側環状壁部8aにおいて環状傾斜部8cと連なる環状鉛直部8dと、端面カバー13の環状鉛直部13cとの間に環状連通部16を形成してある。この環状連通部16を介してV形溝14とラビリンス室15とが連通している。ラビリンス室15は、内周側環状壁部8aの内周側部分と端面カバー13の外周側上端部分との間の隙間17に連通している。ラビリンス室15は、水平方向(主軸の軸心に対して垂直方向)の幅が、環状連通部16の水平方向の幅に比べ、広くなっている。ラビリンス室15は、垂直方向の長さが環状連通部16の垂直方向の長さに比べ長くなっている。それ故、ラビリンス室15の容積は、環状連通部16の容積よりも大きい。 An annular communication portion 16 is formed between the annular vertical portion 8 d connected to the annular inclined portion 8 c in the inner circumferential side annular wall portion 8 a and the annular vertical portion 13 c of the end surface cover 13. The V-shaped groove 14 and the labyrinth chamber 15 communicate with each other through the annular communication portion 16. The labyrinth chamber 15 communicates with a gap 17 between the inner peripheral side portion of the inner peripheral side annular wall portion 8 a and the outer peripheral side upper end portion of the end surface cover 13. The labyrinth chamber 15 is wider in the horizontal direction (perpendicular to the axis of the main shaft) than the horizontal width of the annular communication portion 16. The labyrinth chamber 15 is longer in the vertical direction than the vertical length of the annular communication portion 16. Therefore, the volume of the labyrinth chamber 15 is larger than the volume of the annular communication portion 16.
主軸キャップ8の内周面と主軸11の外周面との間には、シールエアポケット部19を形成してある。このシールエアポケット部19は、主軸キャップ8の内周面と主軸11の外周面との隙間18に連通している。圧縮エア供給源(図示略)に接続したシールエア管路(図示略)の一端が、主軸キャップ8の下端部に形成した圧縮エア供給通路20を介してシールエアポケット部19に接続している。したがって、圧縮エア供給源から圧縮エア供給通路20を介してシールエアポケット部19に供給した圧縮エアは、隙間18,17とラビリンス室15を経由して環状連通部16から外部へ噴出するようになっている。 A seal air pocket portion 19 is formed between the inner peripheral surface of the main shaft cap 8 and the outer peripheral surface of the main shaft 11. The seal air pocket portion 19 communicates with a gap 18 between the inner peripheral surface of the main shaft cap 8 and the outer peripheral surface of the main shaft 11. One end of a seal air pipe (not shown) connected to a compressed air supply source (not shown) is connected to the seal air pocket 19 via a compressed air supply passage 20 formed at the lower end of the spindle cap 8. Therefore, the compressed air supplied from the compressed air supply source to the seal air pocket portion 19 via the compressed air supply passage 20 is ejected from the annular communication portion 16 to the outside via the gaps 18 and 17 and the labyrinth chamber 15. It has become.
次に、以上説明した工作機械用主軸装置10の作用、効果について説明する。
この工作機械用主軸装置10では、ワークの加工時に圧縮エア供給源から圧縮エア供給通路20を介してシールエアポケット部19に圧縮エアを供給する。隙間18,17とラビリンス室15を経由して環状連通部16から噴出した圧縮エアは、端面カバー13の環状鉛直部13cと環状傾斜部13bに沿って流れる。
Next, operations and effects of the machine tool spindle device 10 described above will be described.
In the machine tool spindle device 10, compressed air is supplied from the compressed air supply source to the seal air pocket portion 19 through the compressed air supply passage 20 when a workpiece is processed. The compressed air ejected from the annular communication portion 16 via the gaps 18 and 17 and the labyrinth chamber 15 flows along the annular vertical portion 13 c and the annular inclined portion 13 b of the end surface cover 13.
ワークの切削部位に供給されたクーラント液の飛沫が主軸キャップ8の下端近傍に飛散したとき、庇部13aが環状連通部16を覆っており、直接的に環状連通部16にクーラント液が飛散しない。それ故、環状連通部16に浸入するクーラント液の圧力は、直接クーラント液が浸入する場合に比べ低下する。また、V形溝14にクーラント液が飛散した場合、環状傾斜部8bの傾斜によりクーラント液は落下し、環状連通部16に浸入するクーラント液の圧力は減衰する。 When the splash of the coolant supplied to the cutting part of the workpiece is scattered near the lower end of the spindle cap 8, the flange portion 13 a covers the annular communication portion 16, and the coolant liquid does not splash directly on the annular communication portion 16. . Therefore, the pressure of the coolant liquid that enters the annular communication portion 16 is lower than that when the coolant liquid directly enters. Further, when the coolant liquid scatters in the V-shaped groove 14, the coolant liquid falls due to the inclination of the annular inclined portion 8 b, and the pressure of the coolant liquid that enters the annular communication portion 16 is attenuated.
また、環状連通部16には圧縮エア供給通路20から供給される加圧エアによりクーラント液の飛沫をV形溝14の外周側に吹き飛ばすため環状連通部16に浸入するクーラント圧が減衰する。その結果クーラント液の飛沫が主軸キャップ8の下端近傍に飛散したときクーラント液がV形溝14を介してラビリンス室15に浸入しにくくなる。環状連通部16を介して浸入したクーラント液は環状傾斜部8cと環状傾斜部13dの傾斜により環状連通部16aに導かれる。 Further, since the coolant fluid is blown off to the outer peripheral side of the V-shaped groove 14 by the pressurized air supplied from the compressed air supply passage 20, the coolant pressure entering the annular communication portion 16 is attenuated. As a result, the coolant liquid is less likely to enter the labyrinth chamber 15 via the V-shaped groove 14 when the spray of the coolant splashes near the lower end of the spindle cap 8. The coolant liquid that has entered through the annular communication portion 16 is guided to the annular communication portion 16a by the inclination of the annular inclined portion 8c and the annular inclined portion 13d.
ラビリンス室15の容積は、環状連通部16の容積よりも大きい。それ故、ラビリンス室15に浸入したクーラント液は、水平方向に広がり、環状連通部16から浸入したクーラント液は圧力が低減する。圧力が低減したクーラント液は、環状傾斜部13dの傾斜により環状連通部16に導かれる。その結果、環状連通部16より浸入したクーラント液は、ラビリンス室15を介す事によって圧力が低減し、隙間17、18に浸入しにくくなる。 The volume of the labyrinth chamber 15 is larger than the volume of the annular communication portion 16. Therefore, the coolant liquid that has entered the labyrinth chamber 15 spreads in the horizontal direction, and the pressure of the coolant liquid that has entered from the annular communication portion 16 is reduced. The coolant liquid whose pressure has been reduced is guided to the annular communication part 16 by the inclination of the annular inclined part 13d. As a result, the coolant liquid that has entered from the annular communication portion 16 is reduced in pressure through the labyrinth chamber 15, and is difficult to enter the gaps 17 and 18.
このように、庇部13aがV形溝14の内周側部分を覆うことで、ワークの切削部位に供給されたクーラント液の飛沫がV形溝14を介してラビリンス室15に浸入するのを抑制できる。このラビリンス室15の容積が環状連通部16の容積よりも大きいので、V形溝14を介してラビリンス室15にクーラント液が浸入した場合にも、ラビリンス室15内のクーラント液の圧力が低減しクーラント液の流動を減衰させることができる。そのため、シールエアポケット部19から主軸11の先端側に向かって大量の圧縮エアを供給することなく、主軸11の軸受け部にクーラント液が浸入するのを防止することができるので、ランニングコストの低減を図ることができる。 In this way, the flange portion 13a covers the inner peripheral side portion of the V-shaped groove 14 so that the splash of coolant liquid supplied to the cutting portion of the workpiece enters the labyrinth chamber 15 via the V-shaped groove 14. Can be suppressed. Since the volume of the labyrinth chamber 15 is larger than the volume of the annular communication portion 16, even when the coolant liquid enters the labyrinth chamber 15 through the V-shaped groove 14, the pressure of the coolant liquid in the labyrinth chamber 15 is reduced. The flow of the coolant liquid can be attenuated. Therefore, it is possible to prevent the coolant liquid from entering the bearing portion of the main shaft 11 without supplying a large amount of compressed air from the seal air pocket portion 19 toward the front end side of the main shaft 11, thereby reducing the running cost. Can be achieved.
ノズル形成部材12の内周側下端部と内周側環状壁部8aの外周側下端部とで構成し且つラビリンス室15と連通する環状のV形溝14を形成したので、ワークの切削部位に供給されたクーラント液の飛沫をV形溝14に衝突させて、クーラント液を落下させることができる。V形溝14は、環状傾斜部12aと環状傾斜部8bとを有するので、環状傾斜部12a,7bの傾斜面を利用して環状傾斜部12a,8bに付着したクーラント液の落下を促進することができる。これにより、クーラント液がラビリンス室15に浸入するのを抑制できる。 Since the annular V-shaped groove 14 constituted by the lower end on the inner peripheral side of the nozzle forming member 12 and the lower end on the outer peripheral side of the inner peripheral side annular wall 8a and communicating with the labyrinth chamber 15 is formed. The supplied coolant liquid can collide with the V-shaped groove 14 to drop the coolant liquid. Since the V-shaped groove 14 has the annular inclined portion 12a and the annular inclined portion 8b, the fall of the coolant adhering to the annular inclined portions 12a and 8b is promoted using the inclined surfaces of the annular inclined portions 12a and 7b. Can do. Thereby, it is possible to suppress the coolant liquid from entering the labyrinth chamber 15.
ラビリンス室15は、環状傾斜部13dと環状傾斜部8cとを有するので、ラビリンス室15にクーラント液が浸入し環状傾斜部8cに付着した場合、環状傾斜部8cの傾斜面を利用してクーラント液の環状傾斜部13dへの落下を促進することができる。さらに、落下させたクーラント液を、環状傾斜部13dの傾斜面を利用して環状連通部16から外部へ効果的に排出させることができる。 Since the labyrinth chamber 15 has the annular inclined portion 13d and the annular inclined portion 8c, when the coolant liquid enters the labyrinth chamber 15 and adheres to the annular inclined portion 8c, the coolant liquid is utilized using the inclined surface of the annular inclined portion 8c. The fall to the annular inclined portion 13d can be promoted. Furthermore, the dropped coolant liquid can be effectively discharged from the annular communication portion 16 to the outside using the inclined surface of the annular inclined portion 13d.
庇部13aのうちのV形溝14と対向する上面を環状傾斜部13bに形成したので、環状連通部16から噴出した圧縮エアと環状傾斜部13bの傾斜面とが協働して、クーラント液をV形溝の外周側に吹き飛ばすことができる。これにより、クーラント液がラビリンス室15に浸入するのを抑制できる。 Since the upper surface of the flange portion 13a that faces the V-shaped groove 14 is formed in the annular inclined portion 13b, the compressed air ejected from the annular communicating portion 16 and the inclined surface of the annular inclined portion 13b cooperate to generate a coolant liquid. Can be blown off to the outer peripheral side of the V-shaped groove. Thereby, it is possible to suppress the coolant liquid from entering the labyrinth chamber 15.
次に、前記実施例を部分的に変更した変更例について説明する。
1]ラビリンス室15内に外気を導入する為の外気導入通路31をノズル形成部材12 に設けてもよい。図4に示すように、ノズル形成部材12の外周側下端にカバー部材30を固定し、ノズル形成部材12とカバー部材30にラビリンス室15と連通する外気導入通路31を設けてある。カバー部材30の下端には外気導入口31aを設け、この外気導入口31aから外気導入通路31を介してラビリンス室15に外気を導入可能に構成してある。
Next, a modified example in which the above embodiment is partially modified will be described.
1] An outside air introduction passage 31 for introducing outside air into the labyrinth chamber 15 may be provided in the nozzle forming member 12. As shown in FIG. 4, a cover member 30 is fixed to the lower end of the outer periphery of the nozzle forming member 12, and an outside air introduction passage 31 that communicates with the labyrinth chamber 15 is provided in the nozzle forming member 12 and the cover member 30. An outside air introduction port 31 a is provided at the lower end of the cover member 30, and outside air can be introduced from the outside air introduction port 31 a into the labyrinth chamber 15 through the outside air introduction passage 31.
ラビリンス室15内に外気を導入する為の外気導入通路31をノズル形成部材12とカバー部材30に設けたので、ラビリンス室15内の圧力がほぼ大気圧となり、ラビリンス室15に浸入したクーラント液の圧力を十分に低下させることができる。これにより、圧縮エアを供給することなく、主軸11の軸受け部へのクーラント液の浸入を防止することができるので、ランニングコストを格段に低減することができる。
2]ラビリンス室15の上側にラビリンス室15と連通する別のラビリンス室を設けた2段構成にしてもよい。この場合、主軸11の軸受け部へのクーラント液の浸入防止効果が一層高まる。
Since the outside air introduction passage 31 for introducing outside air into the labyrinth chamber 15 is provided in the nozzle forming member 12 and the cover member 30, the pressure in the labyrinth chamber 15 becomes almost atmospheric pressure, and the coolant liquid that has entered the labyrinth chamber 15 The pressure can be reduced sufficiently. Thereby, since it is possible to prevent the coolant liquid from entering the bearing portion of the main shaft 11 without supplying compressed air, the running cost can be significantly reduced.
2] A two-stage configuration in which another labyrinth chamber communicating with the labyrinth chamber 15 is provided on the upper side of the labyrinth chamber 15 may be adopted. In this case, the effect of preventing the coolant liquid from entering the bearing portion of the main shaft 11 is further enhanced.
1 主軸ヘッド
2a 主軸ハウジング
8 主軸キャップ
8a 内周側環状壁部
8b,8c,12a,13b,13d 環状傾斜部
10 工作機械用主軸装置
11 主軸
12 ノズル形成部材
13 端面カバー
13a 庇部
14 V形溝
15 ラビリンス室
21 ラビリンスシール
31 外気導入通路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main shaft head 2a Main shaft housing 8 Main shaft cap 8a Inner peripheral side annular wall part 8b, 8c, 12a, 13b, 13d Annular inclined part 10 Main shaft apparatus 11 for machine tools 11 Spindle 12 Nozzle formation member 13 End surface cover 13a Gutter part 14 V-shaped groove 15 Labyrinth chamber 21 Labyrinth seal 31 Outside air introduction passage
Claims (5)
前記主軸ハウジングの下端に固定した環状の主軸キャップと、
前記主軸の先端の外周部に固定した環状の端面カバーと、
前記主軸キャップと前記端面カバーとで形成するラビリンスシールとを備え、
前記ラビリンスシールは、前記端面カバーの上下方向中段部の外周側部分に外周側へ移行する程下方に移行するように形成した第1の環状傾斜部と、この第1の環状傾斜部と対向する前記主軸キャップの内周側環状壁部の下端部に外周側へ移行する程上方に移行するように形成した第2の環状傾斜部とを有するラビリンス室を備えたことを特徴とする工作機械用主軸装置。 In a spindle device for a machine tool comprising a spindle that is rotatably supported by a spindle housing of a spindle head, and configured to mount a tool on the tip of the spindle,
An annular main shaft cap fixed to the lower end of the main shaft housing;
An annular end surface cover fixed to the outer periphery of the tip of the main shaft;
A labyrinth seal formed by the spindle cap and the end surface cover;
The labyrinth seal is opposed to the first annular inclined portion formed so as to move downward toward the outer peripheral side at the outer peripheral side portion of the vertical middle portion of the end face cover, and the first annular inclined portion. A machine tool comprising a labyrinth chamber having a second annular inclined portion formed so as to move upward as it moves to the outer peripheral side at the lower end portion of the inner peripheral annular wall portion of the spindle cap. Spindle device.
前記主軸キャップの内周側部分に下方へ突出するように形成した内周側環状壁部と、
前記ノズル形成部材の内周側下端部と前記内周側環状壁部の外周側下端部とで構成した環状のV形溝とを更に備え、
前記V形溝は、前記ラビリンス室と連通することを特徴とする請求項1に記載の工作機械用主軸装置。 An annular nozzle forming member fixed to the lower end of the spindle cap;
An inner peripheral side annular wall formed to protrude downward on the inner peripheral side portion of the main shaft cap;
An annular V-shaped groove formed by an inner peripheral lower end of the nozzle forming member and an outer peripheral lower end of the inner peripheral annular wall;
The spindle device for a machine tool according to claim 1, wherein the V-shaped groove communicates with the labyrinth chamber.
前記庇部のうちの前記V形溝と対向する面を外周側へ移行する程下方に移行する第5の環状傾斜部に形成したことを特徴とする請求項2又は3に記載の工作機械用主軸装置。 Further comprising a collar portion formed on the outer peripheral side lower end portion of the end face cover so as to cover the inner peripheral side portion of the V-shaped groove,
4. The machine tool according to claim 2, wherein a surface of the flange portion facing the V-shaped groove is formed in a fifth annular inclined portion that moves downward as it moves toward the outer peripheral side. Spindle device.
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