JP2013226616A - 工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造で、主軸ヘッド内の主軸の軸受けに切削液が侵入するのを防止できる工作機械を提供する。
【解決手段】端面カバー５０は主軸８の主軸先端面１１に固定する。端面カバー５０に設けたファン構成部５２は複数の羽根５６によってシロッコファンを構成する。複数の羽根５６は主軸８の先端部の外周を囲むように設ける。端面カバー５０は主軸８と共に回転する。ファン構成部５２は主軸８の軸心から外方に向けて空気の流れを形成し、被加工物等に跳ね返った切削液を外方に吹き飛ばす。故に工作機械は主軸ヘッド７内の軸受け４５，４６に切削液が侵入するのを防止できる。
【選択図】図４

Description

本発明は主軸ヘッド内に軸受けを介して主軸を支持する工作機械に関する。

主軸ヘッドは端面に支持穴を備える。支持穴は軸受けを介して主軸を回転自在に支持する。切削液は加工中に被加工物又は工具からの跳ね返りで主軸に当たる場合がある。切削液は主軸周囲の隙間から侵入する。隙間から主軸の軸受け内に侵入した切削液は軸受け内の潤滑油を洗い流す。故に工作機械は軸受けの焼き付きを引き起こす可能性がある。

特許文献１が開示する主軸のエアカーテン装置は、主軸頭（主軸ヘッド）と主軸の隙間からエアを放射方向の外に向かって噴出し、異物が主軸頭内に入らないようにする。さらに主軸先端部は遮蔽円板を付設する。遮蔽円板は主軸頭の先端面に対して少量の隙間を以って対面する。遮蔽円板は主軸と一体回転する。遮蔽円板は複数のスリット溝を備える。スリット溝は放射方向に伸びる。被加工物で跳ね返った切削液は最初に主軸端の遮蔽円板に衝突する。切削液の運動エネルギーは弱まる。

特許文献２が開示する工作機械は、ケーシング等からなる軸保持部材（主軸ヘッド）にベアリングを介して主軸を回転可能に支持する。主軸は前端部に羽根車を組付ける。ラビリンス状の隙間は、羽根車とケーシングに組付ける押え部材及びカバー部材との間に形成する。主軸の回転駆動に伴い、羽根車は気体を圧送し隙間の入口から吐出する。

実開平７−１１２４８号公報 特開２００１−３１０２３４号公報

特許文献１に記載のエアカーテン装置は、主軸の隙間からエアを噴出する為の各種部品を工作機械に取り付けなければならないので、工作機械が大型化する可能性があった。エアを噴出する為の電力消費がかかるという問題点もあった。特許文献２に記載の工作機械はラビリンス状の隙間を主軸前端側周囲に形成する為、主軸の前端部周囲の構造が肥大化及び複雑化するという問題点があった。主軸が回転しない場合、羽根車は気体を隙間に圧送できないので、隙間から切削液が侵入する可能性があった。

本発明の目的は、簡単な構造で、主軸ヘッド内の主軸の軸受けに切削液が侵入するのを防止できる工作機械を提供することである。

本発明の請求項１に係る工作機械は、主軸ヘッドの端面に設けた支持穴に軸受けを介して回転自在に支持した主軸と、環状であって前記主軸の前記端面側を内側に挿入した状態で前記主軸ヘッドの前記端面に固定し且つ前記支持穴に配置した前記軸受けを前記端面側から押さえる押さえ部材とを備え、前記主軸の前記端面側に工具を装着する工作機械であって、前記主軸の前記端面側の外周を囲むように設け、前記主軸と共に回転して前記主軸の軸心から外方に向けて空気の流れを形成する複数の羽根を有するファンと、前記ファンよりも前記軸受け側に位置し、前記押さえ部材の内周面と前記主軸の外周面で形成する空間部と、前記空間部に面する前記ファン又は前記主軸に設け且つ前記端面側から前記軸受け側への流体の流通を阻止するシール部とを備え、前記シール部は、前記押さえ部材に接離可能であって、前記主軸の停止状態では前記押さえ部材に接触し、前記主軸の回転状態では前記主軸の回転によって生じる遠心力により前記軸心から離れる方向に移動して前記押さえ部材から離間する接触部を備える。

請求項１に記載の工作機械によれば、主軸が回転すると、ファンは主軸の中心から外方に向けて空気の流れを形成する。切削液は主軸に接近することができない。故に主軸内部の軸受けに対する切削液の侵入を防止できる。空気の流れを形成する為の装置は不要であるので工作機械の小型化、電力消費の節約、及び費用削減が可能である。主軸の停止状態ではファンは空気の流れを形成しないが、空間部においてシール部の接触部が押さえ部材に接触するので切削液が侵入するのを防止できる。主軸の回転状態では、主軸の回転によって生じる遠心力により接触部が主軸の軸心から離れる方向に移動し、押さえ部材から離間する。故に主軸は接触部と押さえ部材との摩擦の影響を受けることなく回転できる。

請求項２に係る発明の工作機械は、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記ファンは、各羽根の外周側端部が前記主軸の回転中心と内周側端部を結ぶ直線の延長線に対して前記主軸の回転方向側に位置する多翼ファンであることを特徴とする。ファンは多翼ファンであるので、主軸と共に回転することによって、主軸の軸心から外方に向けて空気の流れを形成できる。

請求項３に係る発明の工作機械は、請求項１又は２に記載の発明の構成に加え、前記シール部は、前記主軸又は前記ファンに固定する固定部と、前記固定部に設け前記接触部を前記押さえ部材に向けて支持する首部とを備え、前記首部は可撓性を有する材質で形成したことを特徴とする。首部は可撓性を有する材質で形成してあるので、主軸の回転による遠心力と接触部の重さによって首部を外方に倒すことができる。故に接触部は外方に移動して押さえ部材から離間できる。

請求項４に係る発明の工作機械は、請求項１から３の何れかに記載の発明の構成に加え、前記接触部の前記押さえ部材に接触する部分は円弧状であることを特徴とする。故に接触部と押さえ部材とは断面で見た場合に点接触であるので、接触部と押さえ部材とのシールを確保しつつ主軸の回転始めにおいて両部品に生じる摩擦を軽減できる。

請求項５に係る発明の工作機械は、請求項３又は４に記載の発明の構成に加え、前記接触部の断面は円形状であって、前記首部の断面の幅は前記接触部の直径よりも短いことを特徴とする。故に主軸の回転による遠心力と接触部の重さによって、首部を容易に外方に倒すことができる。

請求項６に係る発明の工作機械は、請求項１から５の何れかに記載の発明の構成に加え、前記接触部は前記主軸の前記軸線方向から見た形状が環状であって、径方向に切断した切断部を備える。環状である接触部は切断部において分断してあるので、接触部は外方に容易に移動できる。

請求項７に係る発明の工作機械は、請求項１から６の何れかに記載の発明の構成に加え、前記接触部は弾性を有する材質で形成したことを特徴とする。故に接触部は押さえ部材に密着できる。故に接触部と押さえ部材とのシール性は向上する。

請求項８に係る発明の工作機械は、請求項７に記載の発明の構成に加え、前記接触部は金属部材を包含したことを特徴とする。接触部は金属部材を包含するので、主軸の回転による遠心力を受け易い。故に首部は容易に外方に倒れることができるので、接触部は押さえ部材から容易に離間できる。

請求項９に係る発明の工作機械は、請求項１から８の何れかに記載の発明の構成に加え、前記複数の羽根は、前記主軸の前記先端部に取り付けるカバー部材に設ける。カバー部材を主軸の先端部に取り付けることによってファンを主軸の先端部に形成できる。

工作機械１の斜視図。 主軸ヘッド７の正面図。 主軸ヘッド７を下方から見上げた斜視図。 主軸ヘッド７先端側の断面図。 主軸ヘッド７を下方から見た図。 端面カバー５０の斜視図。 端面カバー５０の底面図。 図４に示す二点鎖線Ｗ１の拡大図。 シール部８０周囲の断面図。 シール部８０の平面図。 金属リング８５の平面図。 第一変形例の図４に対応する図。 図１２に示す二点鎖線Ｗ２の拡大図。 シール部１８０周囲の断面図。 シール部１８０の平面図。

以下、本発明の一実施形態の工作機械１について、図面を参照して説明する。図１の左斜め下方、右斜め上方、右斜め下方、左斜め上方は、夫々、工作機械１の前方、後方、右方、左方である。工作機械１の左右方向、前後方向、上下方向を、夫々、工作機械１のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向とする。

図１，図２を参照して、工作機械１の構造について説明する。工作機械１は、基台部２、コラム５、運搬体１２、Ｘ軸移動機構（図示略）、Ｙ軸移動機構（図示略）、Ｚ軸移動機構（図示略）、カバー部材７０、主軸ヘッド７、主軸８、テーブル装置６０、工具交換装置（図示略）、工具洗浄装置（図示略）等を備える。

基台部２はＹ軸方向に長い矩形箱状の鉄製部材である。基台部２は下部四隅に脚３を夫々備える。基台部２は上面後部側に台座部４を備える。台座部４は例えば略直方体状である。台座部４は後述する運搬体１２を介してコラム５を支持する。

Ｘ軸移動機構は台座部４上面に設ける。Ｘ軸移動機構は運搬体１２をＸ軸方向に移動する。運搬体１２は上面が開口する筐体である。Ｘ軸移動機構は一対のＸ軸レール、Ｘ軸ボールネジ、及びＸ軸モータ等を備える。Ｘ軸レール、Ｘ軸ボールネジはＸ軸方向に延設する。運搬体１２はＸ軸レールに沿って移動可能である。運搬体１２は底部にナット（図示略）を備える。ナットはＸ軸ボールネジに螺合する。Ｘ軸モータがＸ軸ボールネジを回転すると、運搬体１２はナットと共にＸ軸方向に移動する。

Ｙ軸移動機構は運搬体１２内に設ける。Ｙ軸移動機構はコラム５をＹ軸方向に移動する。Ｙ軸移動機構は一対のＹ軸レール、Ｙ軸ボールネジ、及びＹ軸モータ（図示略）等を備える。Ｙ軸レール及びＹ軸ボールネジはＹ軸方向に延設する。コラム５はＹ軸レールに沿って移動可能である。コラム５は下面にナット（図示略）を備える。ナットはＹ軸ボールネジに螺合する。Ｙ軸モータがＹ軸ボールネジを回転すると、コラム５はナットと共にＹ軸方向に移動する。コラム５は運搬体１２を介してＸ軸方向に移動する。即ちコラム５はＹ軸移動機構、Ｘ軸移動機構、及び運搬体１２によって、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動可能である。

Ｚ軸移動機構はコラム５前面に設ける。Ｚ軸移動機構は主軸ヘッド７をＺ軸方向に移動する。Ｚ軸移動機構は一対のＺ軸レール１４，１５、Ｚ軸ボールネジ１３、Ｚ軸モータ６５等を備える。Ｚ軸レール１４，１５、Ｚ軸ボールネジ１３はＺ軸方向に延設する。Ｚ軸ボールネジ１３はＺ軸レール１４，１５の間に配置する。主軸ヘッド７はＺ軸レール１４，１５に沿って移動可能である。主軸ヘッド７は後述するヘッド支持部７２の背面にナット（図示略）を備える。ナットはＺ軸ボールネジ１３に螺合する。Ｚ軸モータ６５はＺ軸ボールネジ１３の上端部の軸受け１３Ａに固定する。Ｚ軸モータ６５はＺ軸ボールネジ１３を回転すると、主軸ヘッド７はＺ軸方向に移動する。

コラム５は略長方形状の金属製柱部材である。コラム５は前面にＺ軸シャッタ６を備える。Ｚ軸シャッタ６は主軸ヘッド７の上下動に従い伸縮する。Ｚ軸シャッタ６はＺ軸移動機構内に切粉及び切削液が侵入するのを防止する。

カバー部材７０は運搬体１２の露出する上面を覆う。カバー部材７０の基端部（後端部）はコラム５下部の前端部に取り付ける。カバー部材７０の前端部は運搬体１２の前側に垂れ下がっている。運搬体１２のＸ軸方向両端部はカバー部材７０の下面を夫々支持する。カバー部材７０はコラム５と共にＹ軸方向に移動する。故にカバー部材７０はコラム５前方の運搬体１２上面を常時覆うことができる。

テーブル装置６０は基台部２上面前部側に設ける。テーブル装置６０は上部に回転テーブル６１を備える。回転テーブル６１は水平方向に３６０°回転可能である。回転テーブル６１は上面に治具等を用いて被加工物を支持する。工具交換装置は例えば工具マガジン（図示略）を備える。工具マガジンは多数の工具を格納する。工具交換装置は工作機械１の操作によって主軸８に装着する工具Ｔを、工具マガジン内の他の工具Ｔと自動的に交換する。工具洗浄装置は、例えば工具交換装置による工具交換の際に、主軸８の先端部に設けた後述するシャワーフランジ４０（図３参照）から切削液を噴出することで、工具Ｔの装着部（図示略）に付着する切粉を洗い落とすことができる。

図１〜図４を参照して、主軸ヘッド７の構造について説明する。主軸ヘッド７は金属製のハウジング７１及びヘッド支持部７２を備える。ハウジング７１はＺ軸方向に軸線を有する略円筒状（図３参照）である。ヘッド支持部７２は空洞で且つ略三角柱状である。ヘッド支持部７２はハウジング７１をコラム５前方に支持する。

図４の如く、ハウジング７１は内側に支持穴７５を備える。支持穴７５はハウジング７１の軸線方向に沿って延設する。主軸８は支持穴７５内に配置する。支持穴７５は軸線方向先端側（下端側）の内周面に軸受け４５，４６を備える。軸受け４５，４６は軸線方向に対して平行に配置する。支持穴７５内において、軸受け４５，４６は主軸８を回転可能に支持する。

ハウジング７１は主軸モータ６６、ヘッド端面１７、軸受け押さえ３０、及びシャワーフランジ４０を備える。主軸モータ６６はハウジング７１の上部に設ける。主軸モータ６６は主軸８を回転する。ヘッド端面１７はハウジング７１の下方端面である。ヘッド端面１７の軸線方向側から見た形状は環状である。軸受け押さえ３０は円筒状且つ内側に挿入穴３１を備える。軸受け押さえ３０は、挿入穴３１に主軸８の先端側を挿入した状態で、ヘッド端面１７に複数の螺子９２（図３参照）で固定する。主軸８の先端側は挿入穴３１から下方に突出する。軸受け押さえ３０はカラー４８を介して軸受け４５，４６をヘッド端面１７側から支持穴７５に対して押さえる。
カラー４８は環状であり、材質は金属である。カラー４８は軸受け４５、４６の与圧を調整するために用いる。

シャワーフランジ４０は軸受け押さえ３０の下端面３２に設ける。シャワーフランジ４０は環状であって主軸８先端部周囲に環状の噴出口４１を形成する。工具洗浄装置は噴出口４１から切削液を噴出し、工具Ｔの装着部に付着した切粉を洗い落とす。

図４，図５を参照して、主軸８の構造について説明する。図４の如く、主軸８はハウジング７１の支持穴７５に軸受け４５，４６を介して回転自在に設ける。主軸８は、主軸先端面１１、テーパ穴２１、係止爪２３，２４、及び端面カバー５０等を備える。図５の如く、主軸先端面１１の軸線方向先端側から見た形状は環状である。テーパ穴２１は主軸先端面１１の中心に設けてある。テーパ穴２１はテーパ状の内周面を備える。工具Ｔの装着部は円錐状であるので、テーパ穴２１の内周面に密着して嵌まる。図４，図５の如く、係止爪２３，２４は主軸先端面１１においてテーパ穴２１を両側から挟み込む位置に夫々設ける。係止爪２３，２４は矩形状であって下方に夫々突出する。工具Ｔの装着部は矩形状の一対の溝部（図示略）を備える。工具Ｔの装着部をテーパ穴２１に装着する際に、係止爪２３，２４は一対の溝部に係合する。故に工具Ｔの周方向の位置は決まる。

端面カバー５０は主軸先端面１１に複数の螺子９１で固定する。端面カバー５０は環状である。端面カバー５０は主軸８の先端部を覆う。主軸８の係止爪２３，２４は端面カバー５０の後述する挿入穴５３の内側から下方に突出する。端面カバー５０は主軸８と共に回転する。端面カバー５０は下面に後述するファン構成部５２を備える。ファン構成部５２は、主軸８と共に高速で回転することで、主軸８の軸心から外方に向けて空気を吹き出すことができる。故に端面カバー５０は工作機械１の加工中に、被加工物又は工具Ｔから主軸８の先端部に向けて跳ね返った切削液の飛沫を、外方に吹き飛ばすことができる。

図６，図７を参照して、端面カバー５０の構造について説明する。端面カバー５０は本体部５１とファン構成部５２を備える。本体部５１は筒状である。本体部５１は挿入穴５３及び４つの固定穴５４を備える。挿入穴５３は本体部５１の中央に設ける。端面カバー５０は挿入穴５３に主軸８の先端側を挿入した状態で、主軸先端面１１に固定する（図４，図５参照）。４つの固定穴５４は挿入穴５３の外周に沿って等間隔で設ける。固定穴５４は螺子９１（図４参照）で端面カバー５０を主軸先端面１１に固定する為の螺子穴である。

ファン構成部５２は羽根支持部５５と複数の羽根５６を備える。羽根支持部５５は環状で且つ本体部５１の一端面５８の外周に沿って設ける。複数の羽根５６は羽根支持部５５の支持面上に周方向に等間隔で各々立設する。図７の如く、各羽根５６の外周側端部は、主軸８の回転中心Ｐと内周側端部を結ぶ仮想直線の延長線Ｌ上よりも主軸８の回転方向（図７中Ｒ）側に位置する。故にファン構成部５２は複数の羽根５６によってシロッコファン（多翼ファン）を構成できる。

端面カバー５０が主軸８と共に高速で回転すると、ファン構成部５２は主軸８の軸心から外方に向けて空気を吹き出すことができる。故に工作機械１は、例えば被加工物の加工中に、被加工物又は工具Ｔから主軸８の先端部に向けて跳ね返った切削液の飛沫を外方に吹き飛ばすことができる。なお主軸８は反対方向に回転する場合がある。例えばタップの場合、往きと戻りで主軸８の回転は反転する。ファン構成部５２はシロッコファンであるので、主軸８の回転方向に関係なく、主軸８の軸心から外方に向けて空気を吹き出すことができる。

本実施形態は、端面カバー５０を主軸８の主軸先端面１１に固定するだけで、主軸８の先端部にシロッコファンを簡単に設けることができる。ファン構成部５２の羽根５６が折損した場合、作業者は新しい端面カバー５０を付け替えればよい。故に保守点検等の作業性も向上する。

図８を参照して、微小隙間１９のシール構造について説明する。微小隙間１９は主軸８外周面と軸受け押さえ３０の挿入穴３１内周面との間に生じる微小な隙間である。微小隙間１９は主軸８の軸線方向に沿って生じ、主軸ヘッド７の支持穴７５に連通する。工作機械１は、微小隙間１９を介して切削液が支持穴７５に侵入するのを防止する必要がある。

主軸８は先端側外周面に拡径部２２を備える。拡径部２２は径方向外側に拡径している。拡径部２２は上端に支持面２２Ａを備える。支持面２２Ａは環状である。軸受け押さえ３０は挿入穴３１の軸線方向後端側（上端側）の内周面に突出部３５を備える。突出部３５は径方向内側に突出している。突出部３５は下端に接触面３５Ａを備える。接触面３５Ａは支持面２２Ａに対して空間部２６を隔てて対向する。空間部２６は微小隙間１９の延設方向の略中間部に介在する。空間部２６はシール部８０を備える。シール部８０は主軸８の回転状態に応じて空間部２６をシールする。

図８〜図１１を参照して、シール部８０の構造について説明する。シール部８０は主軸８の拡径部２２の支持面２２Ａに沿って設ける。シール部８０は環状（図１０参照）である。図９の如く、シール部８０は、固定部８１、首部８２、接触部８３を備える。固定部８１は環状であり断面は略長方形状である。固定部８１の材質は限定しないが本実施例では弾性を有する材質（例えば樹脂又はゴム等）である。固定部８１は主軸８の拡径部２２の支持面２２Ａに設けた溝部に固定する。

首部８２は固定部８１上面に設ける。首部８２は固定部８１幅方向中央部から上方に向けて幅が細くなる略三角形状の断面を備える。首部８２の断面の幅は後述する接触部８３の直径よりも短い。首部８２は弾性を有する材質（例えば樹脂又はゴム等）であるが、少なくとも可撓性を有する材質であればよく、例えば金属でもよい。接触部８３は平面視環状であり断面は円形状である。接触部８３の断面形状は円でなくてもよいが、上部は円弧状であるのが好ましい。接触部８３は弾性を有する材質（樹脂又はゴム等）である。接触部８３は環状の金属リング８５を包含する。金属リング８５の材質は、例えば鉄、ステンレス、銅等が利用可能である。

図１１の如く、金属リング８５は環状であり４つの切断部８６を備える。４つの切断部８６は周方向に等間隔で配置し金属リング８５を４つの部品に分断する。接触部８３は４つの部品に分断した金属リング８５を包含する。故に接触部８３は金属リング８５の各切断部８６において伸長可能である。故に接触部８３は径方向に伸長可能である。なお接触部８３は金属リング８５の各切断部８６において分断してもよい。

図９を参照して、主軸８の状態によって異なるシール部８０の形状について説明する。シール部８０は主軸８の状態に応じて形状を変えることができる。主軸８の停止状態では、首部８２は接触部８３を上方に支持する。故に接触部８３は軸受け押さえ３０の突出部３５の接触面３５Ａに接触する。上述の通り、接触部８３は球状且つ弾性を有する樹脂で形成する。接触部８３は接触面３５Ａに密着する。故に主軸８の停止状態では、シール部８０は微小隙間１９を空間部２６において閉塞する。

工作機械１は被加工物を加工する為に主軸８の回転を開始する。主軸８の拡径部２２に固定したシール部８０は、主軸８の回転に伴う遠心力の影響を徐々に受ける。上述の通り、首部８２は樹脂であり断面の幅は接触部８３の直径よりも小さい。さらに接触部８３は金属リング８５を包含するので主軸８の遠心力の影響を受けやすい。故に首部８２は接触部８３を上方に向けて支持することが困難になる。接触部８３は遠心力の方向に徐々に倒れる。主軸８が高回転に達したときは、接触部８３は遠心力の方向に完全に倒れて接触面３５Ａから完全に離れ、接触部８３と接触面５３Ａの接触による摩擦は無くなる。故に工作機械１はシール部８０による摩擦の影響を受けることなく、主軸８を高速で回転できる。

主軸８と共に、端面カバー５０は高速で回転する。端面カバー５０のファン構成部５２は主軸８の軸心から外方に向けて空気を吹き出す。故に端面カバー５０は主軸８の先端部に向かって飛散する切削液の飛沫を外方に吹き飛ばすことができる。故に工作機械１は、主軸８が高速で回転している間は、被加工物又は工具Ｔに当たって跳ね返った切削液の飛沫が主軸８の先端部に付着するのを防止できる。またファン構成部５２は内側の空気を外方に向けて吹き出すので、既に主軸８の先端部に付着してしまった切削液も外方に吹き飛ばすことができる。

工作機械１は加工を終了する為に、例えば主軸８の回転数を徐々に落とす。主軸８の回転数の低下と共に、端面カバー５０の回転数も低下する。端面カバー５０のファン構成部５２から吹き出す空気の勢いは徐々に弱まる。シール部８０では、主軸８の回転に伴う遠心力は徐々に弱まるので、首部８２の弾性復帰力が主軸８の遠心力よりも優勢となり、外方に倒れ込んでいた接触部８３は徐々に立ち直る。主軸８が低回転になったときには、接触部８３は軸受け押さえ３０の突出部３５の接触面３５Ａに密着する。主軸８は停止し加工が終了する。

従って、工作機械１は、主軸８が高速で回転する間は、端面カバー５０のファン構成部５２から吹き出す空気によって、主軸８の先端部に切削液が付着するのを防止する。主軸８が低回転になったときは、ファン構成部５２から吹き出す空気の勢いは弱まるので、シール部８０によって空間部２６を閉塞することで、主軸ヘッド７の支持穴７５内に切削液が侵入するのを防止する。故に工作機械１は、主軸８の状態に関係なく、常に主軸ヘッド７の支持穴７５内の軸受け４５，４６に切削液が侵入するのを防止できる。

以上説明したように、本実施形態の工作機械１は、主軸ヘッド７、主軸８、軸受け押さえ３０、端面カバー５０、シール部８０を備える。主軸ヘッド７は支持穴７５に軸受け４５，４６を介して主軸８を回転可能に支持する。軸受け押さえ３０は主軸８の先端側を内側に挿入した状態で主軸ヘッド７のヘッド端面１７に固定する。軸受け押さえ３０は支持穴７５に配置した軸受け４５，４６をヘッド端面１７側から押さえる。端面カバー５０は主軸８の主軸先端面１１に固定する。端面カバー５０はファン構成部５２を備える。ファン構成部５２は複数の羽根５６によってシロッコファンを構成する。複数の羽根５６は主軸８の先端部の外周を囲むように設ける。端面カバー５０が主軸８と共に高速で回転することで、ファン構成部５２は主軸８の軸心から外方に向けて空気の流れを形成する。ファン構成部５２は被加工物又は工具Ｔに当たって跳ね返った切削液を外方に吹き飛ばすことができる。工作機械１による加工中、切削液は主軸８周囲の隙間に侵入できないので、主軸ヘッド７の支持穴７５内の軸受け４５，４６に侵入するのを防止できる。

工作機械１は、主軸８の回転を利用して端面カバー５０を高速で回転することで、切削液を吹き飛ばす空気の流れを形成するので、例えば空気を送出する為のポンプ等は不要である。故に電力消費の節約及び部品等の費用削減が可能である。端面カバー５０から吹き出す空気は主軸８周囲の空気であり、機械で送出する空気ではないので、衛生環境的にも優れている。また工作機械１は主軸８内部から空気を外方に向かって噴出する構造を持たないので、主軸８先端部に空気を供給する為の供給路を設ける必要がない。故に主軸８先端部は肥大化しない。

さらに工作機械１は空間部２６を備える。空間部２６は、端面カバー５０よりも軸受け４５，４６側に設け、軸受け押さえ３０の内周面と主軸８の外周面とで形成する。空間部２６はシール部８０を備える。シール部８０は主軸８の外周面に設ける。シール部８０の接触部８３は軸受け押さえ３０に接離可能である。主軸８が停止状態の場合、接触部８３は軸受け押さえ３０に接触する。シール部８０は空間部２６をシールする。主軸８が回転状態の場合、主軸８の回転によって生じる遠心力により、接触部８３は軸心から離れる方向に移動して軸受け押さえ３０から離間する。故に主軸８は接触部８３と軸受け押さえ３０との摩擦の影響を受けることなく高速で回転できる。

また本実施形態では特に、シール部８０を配置する空間部２６を、主軸８の外周面と、軸受け押さえ３０の内周面とによって形成する。主軸８の外周面と軸受け押さえ３０の内周面とは、主軸８の軸線方向において離間して対向する。シール部８０は主軸８の内周面に固定し、接触部８３を軸受け押さえ３０の内周面に接触する。故に主軸８が回転した場合による遠心力の影響により、接触部８３は空間部２６内において外方に倒れ、且つ軸受け押さえ３０の内周面から離れることができる。

なお本発明は上記実施形態に限らず様々な変形が可能である。上記実施形態は、端面カバー５０にファン構成部５２を設け、該端面カバー５０を主軸８先端部に固定することで、主軸８先端部にシロッコファンを構成しているが、例えば主軸８の先端部に直接複数の羽根を設けてもよい。

また上記実施形態は、コラム５がＸ軸方向とＹ軸方向の双方に移動できるものであるが、例えばコラムを固定し、テーブル装置を移動できるものでもよい。主軸に装着する工具と、テーブルに支持する被加工物との相対移動ができれば、コラム、テーブルの何れが移動できるものでもよい。

また上記実施形態は、シール部８０を主軸８の拡径部２２の支持面２２Ａに固定しているが、主軸８と共に回転する場所であればどこでもよく、例えば端面カバーに固定してもよい。後述する第一変形例にて具体的に説明する。

また上記実施形態では、シール部８０の接触部８３は樹脂で形成し且つ金属リング８５を包含する構成であるが、例えば接触部全体を金属で構成してもよい。後述する第二変形例にて具体的に説明する。

図１２，図１３を参照して、第一変形例について説明する。第一変形例はシール部８０を端面カバー１５０に固定する。端面カバー１５０以外の形態は上記実施形態と略同一である。第一変形例は上記実施形態と共通する部分は上記実施形態と同じ符号を付して説明する。

端面カバー１５０は、図６に示す端面カバー５０の形状を基礎とし、本体部５１の代わりに本体部１５１を備える。本体部１５１は後方突起部１５７を備える。後方突起部１５７はファン構成部５２を形成する一端面とは反対側の面の外周に沿って設ける。後方突起部１５７は環状であり後方に突出する。後方突起部１５７の後端面である支持面１５７Ａは、軸受け押さえ３０の接触面３５Ａに対して空間部１２６を隔てて対向する。シール部８０の固定部８１は、後方突起部１５７の支持面１５７Ａに固定する。接触部８３は軸受け押さえ３０の突出部３５の接触面３５Ａに接触する。

シール部８０は端面カバー１５０の後方突起部１５７に固定しているので、主軸８及び端面カバー１５０と共に回転する。故にシール部８０は上記実施形態と同様に、主軸８の回転に伴う遠心力の影響を受けることができる。接触部８３は例えば図９と同様に遠心力の方向に倒れる。主軸８が高回転に達したときは、接触部８３は遠心力の方向に完全に倒れて接触面３５Ａから完全に離れる。故に第一変形例でも上記実施形態と同じ効果を得ることができる。

図１４，図１５を参照して、第二変形例について説明する。第二変形例はシール部１８０を備える。シール部１８０は固定部８１、首部８２、及び接触部１８３を備える。固定部８１及び首部８２は上記実施形態と同じである。接触部１８３は上記実施形態の接触部８３と形状は同じであるが金属で形成する。接触部１８３の材質は、例えば鉄、ステンレス、銅等が利用可能である。

さらに図１５の如く、接触部１８３は周方向に等間隔で４つの切断部１８６を備える。故に接触部１８３は、主軸８の回転に伴う遠心力によって、４つの切断部１８６で分断した各部分毎に外方に倒れることができる。接触部１８３は金属で形成するので、主軸８の遠心力の影響を上記実施形態よりも受けやすい。故に第二変形例でも上記実施形態と同じ効果を得ることができる。

１ 工作機械
７ 主軸ヘッド
８ 主軸
１１ 主軸先端面
１７ ヘッド端面
２６ 空間部
３１ 挿入穴
３５Ａ 接触面
４５，４６ 軸受け
５０ 端面カバー
５３ 挿入穴
５３Ａ 接触面
５６ 羽根
７５ 支持穴
８０ シール部
８１ 固定部
８２ 首部
８３ 接触部
８５ 金属リング
８６ 切断部
１２６ 空間部
１５０ 端面カバー
１８０ シール部
１８３ 接触部
１８６ 切断部

Claims (9)

1. 主軸ヘッドの端面に設けた支持穴に軸受けを介して回転自在に支持した主軸と、環状であって前記主軸の前記端面側を内側に挿入した状態で前記主軸ヘッドの前記端面に固定し且つ前記支持穴に配置した前記軸受けを前記端面側から押さえる押さえ部材とを備え、前記主軸の前記端面側に工具を装着する工作機械であって、
   前記主軸の前記端面側の外周を囲むように設け、前記主軸と共に回転して前記主軸の軸心から外方に向けて空気の流れを形成する複数の羽根を有するファンと、
   前記ファンよりも前記軸受け側に位置し、前記押さえ部材の内周面と前記主軸の外周面で形成する空間部と、
   前記空間部に面する前記ファン又は前記主軸に設け且つ前記端面側から前記軸受け側への流体の流通を阻止するシール部と
   を備え、
   前記シール部は、
   前記押さえ部材に接離可能であって、前記主軸の停止状態では前記押さえ部材に接触し、前記主軸の回転状態では前記主軸の回転によって生じる遠心力により前記軸心から離れる方向に移動して前記押さえ部材から離間する接触部を備えたことを特徴とする工作機械。
2. 前記ファンは、各羽根の外周側端部が前記主軸の回転中心と内周側端部を結ぶ直線の延長線に対して前記主軸の回転方向側に位置する多翼ファンであることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
3. 前記シール部は、
   前記主軸又は前記ファンに固定する固定部と、
   前記固定部に設け前記接触部を前記押さえ部材に向けて支持する首部と
   を備え、
   前記首部は可撓性を有する材質で形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の工作機械。
4. 前記接触部の前記押さえ部材に接触する部分は円弧状であることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の工作機械。
5. 前記接触部の断面は円形状であって、
   前記首部の断面の幅は前記接触部の直径よりも短いことを特徴とする請求項３又は４に記載の工作機械。
6. 前記接触部は前記主軸の前記軸線方向から見た形状が環状であって、径方向に切断した切断部を備えたことを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の工作機械。
7. 前記接触部は弾性を有する材質で形成したことを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の工作機械。
8. 前記接触部は金属部材を包含したことを特徴とする請求項７に記載の工作機械。
9. 前記複数の羽根は、前記主軸の前記先端部に取り付けるカバー部材に設けたことを特徴とする請求項１から８の何れかに記載の工作機械。

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