JP4867277B2 - Spindle device and machine tool equipped with the device - Google Patents
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Description
本発明は、主軸モータのハウジング内部に異物(水や油など)が浸入することが防止された主軸装置及び当該装置を備えた工作機械に関する。 The present invention relates to a spindle device in which foreign matter (water, oil, etc.) is prevented from entering the housing of a spindle motor, and a machine tool including the device.
従来、工作機械などに用いられる主軸モータには、洗浄水や切削油などが飛散する状況下で使用されるものがある。そのため、かかる主軸モータにおいては、洗浄水や切削油などの異物がハウジング内部に浸入することを防止するために、ハウジングの各構成部材の接合部にシール材を設けたり、ハウジングと出力軸との間にオイルシートを設けたりした密閉構造とすることが知られている。 Conventionally, some spindle motors used in machine tools and the like are used in a situation where cleaning water, cutting oil, or the like is scattered. Therefore, in such a spindle motor, in order to prevent foreign matter such as cleaning water and cutting oil from entering the housing, a sealing material is provided at the joint of each component of the housing, or the housing and the output shaft It is known to have a sealed structure with an oil sheet provided between them.
さらに、主軸モータのハウジング内部への異物(水や油など)の浸入をより確実に防止するために、チューブを介してハウジング内部に圧縮エアーを送り込んで機密性を向上させることで、オイルシールなどの密閉手段による密閉作用を補強するようにした防液対策モータが知られている(例えば、特許文献1参照)。
ところで、主軸モータのハウジング内部に送り込まれる圧縮エアーは、ほこりや湿気、場合によってはコンプレッサーから発生する油など、様々な不純物が混入されている。そのため、上記の従来技術によれば、圧縮エアーがハウジング内部のベアリングやエンコーダなどに直接接触して、圧縮エアーに包含される不純物がこのベアリングやエンコーダに付着する場合がある。そして、この付着した不純物が、ベアリングの回転不良やエンコーダの精度劣化などの主軸モータの性能劣化や故障を生じさせる問題があった。 By the way, the compressed air fed into the housing of the spindle motor is mixed with various impurities such as dust, moisture, and in some cases, oil generated from the compressor. Therefore, according to the above prior art, the compressed air may directly contact the bearings and encoders in the housing, and impurities contained in the compressed air may adhere to the bearings and encoders. The adhered impurities have a problem of causing performance deterioration and failure of the spindle motor such as bearing rotation failure and encoder accuracy deterioration.
さらに、高速で回転駆動する高速モータを実装している主軸モータでは、回転軸とハウジングの隙間を封止するオイルシールを用いることができない。そのため、かかる主軸モータの構造上、主軸モータの回転軸とハウジングの隙間から圧縮エアーの漏れ(リーク)が発生することになる。すると、この圧縮エアーのリークによって、ベアリングに塗布されているグリスなどがモータ軸端側から外部に流出してしまい、主軸モータの性能劣化や故障の原因となる問題があった。 Furthermore, in a main shaft motor in which a high-speed motor that rotates at high speed is mounted, an oil seal that seals a gap between the rotating shaft and the housing cannot be used. Therefore, due to the structure of the main shaft motor, leakage of compressed air occurs from the gap between the rotation shaft of the main shaft motor and the housing. Then, due to this leak of compressed air, the grease applied to the bearing flows out from the motor shaft end side to the outside, and there is a problem that causes performance deterioration and failure of the spindle motor.
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、主軸モータのハウジング内に送り込まれた圧縮エアーの流れをコントロールすることで、より効果的なエアパージを実現することができる主軸装置及び当該装置を備えた工作機械の提供を目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and a spindle device capable of realizing a more effective air purge by controlling the flow of compressed air sent into the housing of the spindle motor, and the related It aims at providing the machine tool provided with the apparatus.
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明の主軸装置は、回転軸を内部で回転駆動させる動力機構を収容したハウジングの内部が略密閉されるとともに、前記ハウジング内部に圧縮エアーが供給され、前記圧縮エアーが前記ハウジングに形成された隙間であるエアー漏出路を経由して前記ハウジング外部に排出されて、前記ハウジング内部への異物の侵入が防止される主軸装置において、前記回転軸は、前記動力機構よりも一端側に、前記ハウジング内部でエンコーダが取り付けられた入力軸が形成されるとともに、前記動力機構よりも他端側に、前記ハウジング外部へ突出して動力が出力される出力軸が形成されており、前記ハウジングは、前記ハウジング外部から前記入力軸の外周面に向けて延びるとともに、前記入力軸の前記一端側の端部と前記エンコーダとの間で前記入力軸の外周面に連通して、前記ハウジング内部に前記圧縮エアーを供給するための流路であるエアー供給部を備え、前記エアー漏出路は、前記エアー供給部から前記入力軸の外周面に沿って前記他端側に向けて延びるとともに、少なくとも前記エンコーダを経由する隙間であって、前記ハウジングは、前記エアー供給部から前記入力軸の外周面に沿って前記一端側に向けて延び、さらに前記入力軸の外周面から前記ハウジング外部に向けて延び、前記エアー漏出路とは異なる経路で前記圧縮エアーを前記ハウジング外部に排出するための流路であるエアー排出部を備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the main spindle device according to the first aspect of the present invention is such that the inside of the housing containing the power mechanism for rotating the rotary shaft therein is substantially sealed, and compressed air is supplied to the inside of the housing. is, the compressed air is discharged to the outside of the housing via an air leakage path is a gap formed in the housing, the spindle device intrusion of foreign matter can be prevented to said inner housing, said rotary shaft An output shaft on which an encoder is attached inside the housing is formed on one end side of the power mechanism, and an output shaft that protrudes outside the housing and outputs power on the other end side of the power mechanism There is formed, said housing, said with the outside of the housing and extending toward the outer circumferential surface of the input shaft, the said input shaft one Communicates with the outer peripheral surface of the input shaft between the ends of the side and said encoder comprises an air supply unit is a flow path for supplying the compressed air within said housing, said air leakage path, extends toward the other end side along the outer peripheral surface of the input shaft from the air supply unit, a gap via the encoder even without low, before Symbol housing, the input shaft from the air supply unit Extending toward the one end side along the outer peripheral surface of the input shaft, further extending toward the outside of the housing from the outer peripheral surface of the input shaft, and for discharging the compressed air to the outside of the housing through a path different from the air leakage path The air discharge part which is the flow path of this is provided.
また、請求項2に係る発明の主軸装置は、請求項1に記載の発明の構成に加え、前記ハウジング内部に供給された前記圧縮エアーを、前記エアー排出部を経由して前記ハウジング外部へ吸い出すための負圧を発生させる吸引手段を備えたことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect of the invention, the spindle device sucks out the compressed air supplied to the inside of the housing to the outside of the housing via the air discharge portion. It is characterized by comprising suction means for generating a negative pressure for the purpose.
また、請求項3に係る発明の工作機械は、請求項1又は2に記載の主軸装置を備えたことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a machine tool including the spindle device according to the first or second aspect.
請求項1に係る発明の主軸装置では、回転軸の動力機構を収容したハウジングの内部に供給された圧縮エアーが、エアー漏出路を経由してハウジング外部に排出されて異物の侵入が防止されるものであって、エアー漏出路とは異なる経路で圧縮エアーを排出するエアー排出部をハウジングに備えた。よって、主軸モータのハウジング内に送り込まれた圧縮エアーの流れをコントロールすることで、より効果的なエアパージを実現することができる。 In the spindle device according to the first aspect of the present invention, the compressed air supplied to the inside of the housing that houses the power mechanism of the rotating shaft is discharged to the outside of the housing through the air leakage path to prevent foreign matter from entering. The housing is provided with an air discharge part for discharging compressed air through a path different from the air leakage path. Therefore, more effective air purge can be realized by controlling the flow of compressed air sent into the housing of the spindle motor.
また、エアー排出部は圧縮エアーがハウジング外部へ吸引されるようにするための流路とした。よって、圧縮エアーを流動させたくない部位に流れる圧縮エアーの流動量を大幅に低減させることができる。 Moreover, the air discharge part was made into the flow path for sucking compressed air outside the housing. Therefore, it is possible to greatly reduce the amount of compressed air flowing to a portion where compressed air is not desired to flow.
また、回転軸の所定部位にはエンコーダが配設されており、エアー漏出路は回転軸に沿って少なくともエンコーダを経由する隙間であり、エアー排出部は圧縮エアーをエンコーダとは異なる方向から排出させる。よって、圧縮エアーに包含される不純物がエンコーダに付着することを防止して、エンコーダの性能劣化要因を排除することができる。 In addition, an encoder is disposed at a predetermined portion of the rotating shaft, the air leakage path is a gap passing through at least the encoder along the rotating shaft, and the air discharge unit discharges compressed air from a direction different from the encoder. . Therefore, it is possible to prevent impurities contained in the compressed air from adhering to the encoder, and to eliminate the performance deterioration factor of the encoder.
また、請求項2に係る発明の主軸装置では、請求項1に記載の発明の効果に加え、エアー排出部を経由して圧縮エアーをハウジング外部へ吸い出すための負圧を発生させる吸引手段を備えた。よって、エアー漏出路を流れる圧縮エアーを、エアー排出部から吸引してハウジング外部に強制的に排出させることができる。
In addition to the effect of the invention according to
また、請求項3に係る発明の工作機械では、請求項1又は2に記載の主軸装置を備えた。よって、主軸モータのハウジング内に異物(水や油など)が浸入することが適切に防止された工作機械を実現することができる。 A machine tool according to a third aspect includes the spindle device according to the first or second aspect. Therefore, it is possible to realize a machine tool in which foreign matter (water, oil, etc.) is appropriately prevented from entering the housing of the spindle motor.
以下、本発明の第1の実施の形態について説明する。第1の実施の形態に係る工作機械に用いられる主軸装置1では、主軸モータ5のハウジング6内に異物(水や油など)が浸入することが防止される防護構造を備えたものであり、特に、主軸モータ5のフロントハウジング13に特徴的な工夫を有するものである。
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described. The
まず、主軸装置1の構成について説明する。図1は、主軸装置1の正面図である。図2は、主軸装置1のA―A線方向における矢視方向断面図である。なお、図1のA−A線は、主軸装置1のZ軸方向(図1の上下方向)と平行をなす主軸9の軸線方向と一致する線である。
First, the configuration of the
図1及び図2に示すように、本実施の形態に係る主軸装置1は、Z軸方向を長手とする縦長直方体状の筐体7を有する。そして、主軸装置1の下端部には、後述する工具ホルダ8が着脱される主軸9が、複数のベアリングにより回転可能に支持されている。本実施の形態では、筐体7が垂直に立てられた、いわゆる竪型であり、後述する主軸モータ5により主軸9が回転駆動されるように構成されている。この主軸9の下端面には、工具ホルダ8を挿脱可能な円形開口部である工具挿入孔9aが形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
一方、工具ホルダ8には、被加工物(ワーク)を機械加工するための工具8a(例えば、ドリル)が取り付けられている。この工具ホルダ8は工具交換機構(図示しない)により搬送されて、工具挿入孔9aから主軸9の内部に上方向に挿入され、又は下方向に抜脱される。
On the other hand, a
この主軸9に新たな工具ホルダ8が取り付けられると、主軸モータ5により主軸9が回転駆動されて、工具ホルダ8に装着された工具8aによる被加工物(ワーク)への機械加工が可能となる。そして、ユーザが操作パネル(図示外)などから指定した加工内容に応じて、図示外のテーブルに載置された被加工物(ワーク)をXY軸方向に移動させ、かつ工具が取り付けられた主軸9をZ軸方向に移動させながら、当該被加工物(ワーク)に所望の機械加工(例えば、「中ぐり」、「フライス削り」、「穴空け」、「切削」等)が施される。
When a
次に、第1の実施の形態における、主軸モータ5の構成について説明する。図3は、第1の実施の形態における、主軸モータ5の側面断面図である。なお、図3における左右方向が主軸装置1のZ軸方向と平行をなし、具体的には、図3の左方向が主軸装置1の下方向(図1の下方向)にあたり、図3の右方向が主軸装置1の上方向(図1の上方向)にあたる。また、図3の左方向を主軸モータ5の前方向(正面方向)とし、図3の右方向を主軸モータ5の後方向(背面方向)とする。
Next, the configuration of the
図3に示すように、本実施の形態に係る主軸モータ5は、その内部で回転軸2を高速で回転駆動させる動力機構である。そして、主軸モータ5の筐体をなすハウジング6として、モータ固定子であるステータコア11と、ステータコア11の軸方向後端に配置されるリアハウジング12と、ステータコア11の軸方向前端に配置されるフロントハウジング13とを備える。なお、リアハウジング12、ステータコア11及びフロントハウジング13は、図示しないボルトによって互いに締結されている。
As shown in FIG. 3, the
ステータコア11は微小空隙を介してモータ回転子であるロータ10を囲繞しており、このロータ10は回転軸2に固定されている。そして、回転軸2の後端側はリアハウジング12内に設けられたベアリング30により回転可能に軸支され、回転軸2の後端部には回転軸2に動力が入力される入力軸2aが形成されている。一方、回転軸2の前端側はフロントハウジング13内に設けられたベアリング32により回転可能に軸支されて、回転軸2の前端部には主軸9(図1及び図2参照)に動力が出力される出力軸2bが形成されている。なお、回転軸2の入力軸2aはリアハウジング12の内部に収容されているが、回転軸2の出力軸2bはフロントハウジング13から外部に突出している。
The
そして、回転軸2の入力軸2aには、リアハウジング12内に設けられた磁気センサであるエンコーダ40が取り付けられている。エンコーダ40は、リング状の本体内部に入力軸2aが挿嵌されたロータリエンコーダであり、入力軸2aの回転に応じて回転角度位置と回転速度とを検出できるようになっている。なお、リアハウジング12の背面にはリアカバー50が取付けられており、このリアカバー50によってリアハウジング12の背面に形成された開口部が封止されている。
An
また、リアカバー50の軸方向後側には、主軸モータ5(特にステータコア11)を冷却するための送風ファン60が設置されている。空冷手段である送風ファン60は、ファンハウジング62によって囲繞され、ファンハウジング62を介してステータコア11とリアハウジング12に固定的に支持される。そして、リアハウジング12及びファンハウジング62の上部には、端子箱20が取付けられている。
A
この主軸モータ5は、リアハウジング12、ステータコア11及びフロントハウジング13を互いに締結した後、それらに樹脂含浸処理を施して、組立体の接合部を機械的に密封している。また、リアハウジング12とリアカバー50との接合部や、リアハウジング12と端子箱20との接合部には、それぞれガスケット(図示せず)を介在させている。
In the
このように、本実施の形態に係る主軸モータ5は、含浸材やガスケット等の密封手段を用いた防護構造を有している一方、この主軸モータ5は高速回転モータであるため、回転軸2とハウジング6の隙間を封止するオイルシールは用いていない。従って、さらに経時で又は高速回転時などに、これら密封手段の密封作用が劣化してハウジング6内に異物(水や油など)が浸入することがないように、以下のようにハウジング6内に圧縮エアーを送り込んで、主軸モータ5の密閉作用を向上させている。
As described above, the
すなわち、主軸モータ5へ電力を供給する動力線の配線ケーブル24が、端子箱20の孔21から端子箱20内に引き込まれている。そして、この配線ケーブル24は、端子箱20内でリアハウジング12に形成された孔(図示外)を介してリアハウジング12内に挿入されている。また、主軸モータ5内に圧縮エアーを送り込むためのチューブ22が、端子箱20の孔21から端子箱20内に引き込まれている。そして、チューブ22は端子箱20内でリアハウジング12に形成された給気孔26に接続されており、この給気孔26を介してリアハウジング12内に圧縮エアーを送入可能となっている。なお、チューブ22と給気孔26の接続部などは充填材により密封されて、給気孔26での圧縮エアー漏れが防止されている。
That is, a
そして、リアハウジング12の給気孔26を介してハウジング6内に送り込まれた圧縮エアーは、リアハウジング12とリアカバー50との接合部や、リアハウジング12とステータコア11との接合部に生じる隙間などから、ハウジング6の外部に僅かずつ流出する。さらに、ステータコア11とロータ10との間の空隙を通ってフロントハウジング13内に流入し、フロントハウジング13とステータコア11との接合部や、フロントハウジング13と回転軸2の前端側の接合部に生じる隙間などから、ハウジング6の外部に僅かずつ流出する。これにより、主軸モータ5のハウジング6内に異物(水や油など)が浸入することを確実に防止される。
The compressed air sent into the
そして、本実施の形態では、主軸モータ5のハウジング6内に送り込まれた圧縮エアーの流れをコントロールするために、主軸モータ5のフロントハウジング13に以下のような構造を備えている。図4は、第1の実施の形態における、フロントハウジング13を中心とした、主軸モータ5の側面断面拡大図である。なお、図4では圧縮エアーの流れを矢印で示している。
In this embodiment, the
図4に示すように、主軸モータ5のフロントハウジング13では、ハウジング6内に送り込まれた圧縮エアーが、ステータコア11とロータ10との間の空隙(エアー流路81)を経由して、ロータ10とフロントハウジング13との間に形成された僅かな隙間88に流入する。この僅かな隙間88は、ロータ10の回転を阻害しないように形成された部位である。そして、圧縮エアーはこの隙間88で分岐して、エアー流入室82,エアー漏出部89,エアー排出路84のいずれかを経由して排気されることになる。
As shown in FIG. 4, in the
ここで、エアー流入室82は、フロントハウジング13の内部に形成された空隙である。このエアー流入室82に流入した圧縮エアーは、フロントハウジング13と回転軸2の前端側の接合部に生じる隙間(エアー漏出路83)を経由して、フロントハウジング13の正面に形成されたエアー流出孔85から外部に流出される。また、エアー排出路84は、圧縮エアーをエアー漏出路83とは異なる経路で排出するために、後述のベアリング32を迂回するように形成された圧縮エアーの流路である。このエアー排出路84は、エアー漏出路83と同様に、その一端が隙間88と連通し、かつその他端がエアー流出孔85と連通している。なお、エアー漏出部89は、フロントハウジング13とステータコア11との接合部に生じる隙間であり、主軸モータ5の側面から圧縮エアーを外部に漏出させる。
Here, the
但し、この隙間88においては、エアー流入室82に連通する導入口が狭くなっている一方、エアー排出路84に連通する導入口が広くなっている。さらに、エアー排出路84は、エアー流入室82と連通するエアー漏出路83よりも径が大きく、かつ大量のエアーが流動可能な流路である。なお、エアー漏出部89は非常に狭い空隙であるため、隙間88からエアー漏出部89に向けて流動する圧縮エアーはごく微量である。
However, in this
そのため、エアー流路81を通過した圧縮エアーは、エアー流入室82やエアー漏出部89よりもエアー排出路84の方に流れやすく、このエアー排出路84に流れ込んだ圧縮エアーは、ベアリング32を迂回してエアー流出孔85から排出される。すなわち、エアー流路81を通過した圧縮エアーは、エアー排出路84にその大半が流れ、エアー流入室82(エアー漏出路83)には流入しにくいようになっているが、かかる構造としたのは以下の理由による。
Therefore, the compressed air that has passed through the
先述のように、エアー流入室82に流入する圧縮エアーは、エアー漏出路83を経由してエアー流出孔85から排出される。しかし、このエアー漏出路83は、フロントハウジング13において回転軸2の前端側が回動可能に支持されるベアリング32に隣接して形成された隙間であり、その経路途中にベアリング32が配設されている。そのため、エアー漏出路83を圧縮エアーが流れると、この圧縮エアーに包含される不純物がベアリング32に付着してしまい、ベアリング32の回転不良の原因となる。また、ベアリング32に塗布されているグリスが、圧縮エアーによってエアー漏出路83から外部に漏出するおそれがある。本実施の形態ではかかる不具合を防止するために、上記のように圧縮エアーがエアー流入室82(エアー漏出路83)を流動しにくい構造を採用している。
As described above, the compressed air flowing into the
これにより、フロントハウジング13の内部では、エアー流路81を通過した圧縮エアーがエアー排出路84を経由してエアー流出孔85から排出されるという流れが形成されるため、回転軸2とフロントハウジング13の隙間(エアー漏出路83に相当)からハウジング6内へ異物(水や油など)が浸入することが防止される。そして、エアー漏出路83を流れる圧縮エアーの流動量が大幅に低減されて、圧縮エアーとベアリング32との接触が回避されるので、圧縮エアーに包含された不純物がベアリング32に付着したり、ベアリング32に塗布されているグリスが漏出したりすることが防止される。
As a result, a flow is formed in the
以上、第1の形態に係る主軸装置1によれば、回転軸2の動力機構を収容したハウジングの内部に供給された圧縮エアーが、エアー漏出路83を経由してハウジング6の外部に排出されて異物の侵入が防止される主軸モータ5の防護構造を有するものであって、以下のような特徴を有する。すなわち、エアー漏出路83とは異なる経路で圧縮エアーを排出するためのエアー排出路84を、ベアリング32を迂回するように形成することで、このベアリング32を経由する圧縮エアーの流動量が大幅に低減するようにした。
As described above, according to the
よって、主軸モータ5のハウジング6内に送り込まれた圧縮エアーの流れをコントロールすることで、ハウジング6内への異物(水や油など)の浸入を防止するとともに、圧縮エアーを流動させたくない部位に圧縮エアーが流れないようにして、より効果的なエアパージを実現することができる。さらに、圧縮エアーに包含される不純物がベアリング32に付着したり、ベアリング32に塗布されているグリスが流出したりすることを防止して、ベアリング32の性能劣化要因を排除することができる。
Therefore, by controlling the flow of the compressed air sent into the
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。第2の実施の形態に係る主軸装置1では、主軸モータ5のハウジング6内に異物(水や油など)が浸入することが防止される防護構造を備えたものであり、特に、主軸モータ5のリアハウジング12に特徴的な工夫を有するものである。この主軸装置1は、基本的には第1の実施の形態と同様の構成を有するため、以下では第1の実施の形態と異なる点を中心に説明し、同一構成には同一符号を用いるものとする。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The
まず、第2の実施の形態における、主軸モータ5の構成について説明する。図5は、第2の実施の形態における、主軸モータ5の側面断面図である。なお、図5における左右方向が主軸装置1のZ軸方向と平行をなし、具体的には、左方向が主軸装置1の下方向(図1の下方向)にあたり、図5における右方向が主軸装置1の上方向(図1の上方向)にあたる。また、図5の左方向を主軸モータ5の前方向(正面方向)とし、図5の右方向を主軸モータ5の後方向(背面方向)とする。
First, the configuration of the
図5に示すように、本実施の形態に係る主軸モータ5は、第1の実施の形態と基本的に同様の構成であるが、リアハウジング12及びフロントハウジング13の構造が異なる。すなわち、フロントハウジング13にはエアー排出路84(図4参照)が形成されていない。また、リアハウジング12では、チューブ22に接続された給気孔26はエンコーダ40の後方に形成された空隙に連通して、リアハウジング12の内部に圧縮エアーを送入可能となっている。
As shown in FIG. 5, the
さらに、本実施の形態では、送風ファン60はステータコア11とリアハウジング12の側方に設置されている。この送風ファン60はファンハウジング62によって囲繞され、ファンハウジング62を介してステータコア11とリアハウジング12に固定的に支持される。このような構成のもと、回転軸2の入力軸2aは、リアハウジング12からその背面側に向けて外部に突出しており、リアカバー50には入力軸2aが貫通可能な開口部96(図6参照)が形成されている。
Further, in the present embodiment, the
そして、本実施の形態では、主軸モータ5のハウジング6内に送り込まれた圧縮エアーの流れをコントロールするために、主軸モータ5のリアハウジング12に以下のような構造を備えている。図6は、第2の実施の形態における、リアハウジング12を中心とした、主軸モータ5の側面断面拡大図である。なお、図6では圧縮エアーの流れを矢印で示している。
In this embodiment, the
図6に示すように、主軸モータ5のリアハウジング12では、給気孔26を介してハウジング6内に送り込まれた圧縮エアーは、給気孔26からリアハウジング12の中心に向けて形成されたエアー流路91を経由して、エンコーダ40の後方(図6では右方向)に形成された空隙(第1エアー流入室92)に流入する。そして、第1エアー流入室92に流入した圧縮エアーは、リアハウジング12とリアカバー50との接合部に生じる隙間(エアー漏出部98)や、リアハウジング12とステータコア11との接合部に生じる隙間(エアー漏出部99)や、回転軸2の入力軸2aとリアカバー50との隙間をなす開口部96などから排気されることになる。また、圧縮エアーの一部は、ステータコア11とロータ10との間の空隙(図4のエアー流路81)を通ってフロントハウジング13の内部に流入する。
As shown in FIG. 6, in the
より詳細には、第1エアー流入室92に流入した圧縮エアーは、その前方(図6では左方向)に向けて連通するエアー漏出路93を経由して回転軸2の前端側に向かい、又はその後方(図6では右方向)に向けて連通する第2エアー流入室94を経由して回転軸2の後端側に向かう。なお、エアー漏出路93を経由する圧縮エアーは、エアー漏出部99から外部に流出可能であり、又はフロントハウジング13の所定部位(図4のエアー漏出部89及びエアー流出孔85)から外部に流出可能である。
More specifically, the compressed air that has flowed into the first
ここで、エアー漏出路93は、リアハウジング12において回転軸2の後端側が回動可能に支持されるベアリング30に隣接して形成された隙間であり、このエアー漏出路93の経路途中にベアリング30及びエンコーダ40が配設されている。そのため、エアー漏出路93を圧縮エアーが流れると、この圧縮エアーに包含される不純物がエンコーダ40やベアリング30に付着してしまい、エンコーダ40の精度劣化やベアリング30の回転不良の原因となる。また、フロントハウジング13においては、ベアリング32に塗布されているグリスが、圧縮エアーによって回転軸2の前端側隙間(図4のエアー漏出路83)からモータ外部に漏出する原因となる。
Here, the
そこで、本実施の形態では、圧縮エアーをエアー漏出路93とは異なる経路で排出するために、ベアリング30及びエンコーダ40とは異なる方向から圧縮エアーを吸引するための流路であるエアー排出路95を、リアハウジング12の内部に形成している。このエアー排出路95は、その一端が第2エアー流入室94と連通し、かつその他端がリアハウジング12の側面方向(図6では下方向)から外部に導出されている。
Therefore, in the present embodiment, in order to discharge the compressed air through a path different from the
そして、このエアー排出路95の一端部は、ハウジング6内に供給された圧縮エアーを吸い出すための負圧を発生させるエジェクター70に接続されている。このエジェクター70の動作によって、第2エアー流入室94に流入した圧縮エアーはエアー排出路95を経由してハウジング6の外部へ強制的に排出される。なお、エジェクター70が本発明の「吸引手段」に相当する。
One end of the
これにより、リアハウジング12の内部では、第1エアー流入室92に流入した圧縮エアーが第2エアー流入室94を経由してエアー排出路95から排出されるという流れが形成されるため、リアハウジング12の背面側に形成された開口部96から異物(水や油など)がハウジング6内へ浸入することが防止される。そして、エアー漏出路93を流れる圧縮エアーの流動量は大幅に低減されて、圧縮エアーとベアリング30及びエンコーダ40との接触が回避されるので、圧縮エアーに包含された不純物がベアリング30やエンコーダ40に付着することが防止される。同時に、フロントハウジング13の内部に流入する圧縮エアーの流動量は大幅に低減されることになるため、ベアリング32に塗布されているグリスの漏出が防止される。
As a result, a flow is formed in the
以上、第2の形態に係る主軸装置1によれば、回転軸2の動力機構を収容したハウジングの内部に供給された圧縮エアーが、エアー漏出路93を経由してハウジング6の外部に排出されて異物の侵入が防止される主軸モータ5の防護構造を有するものであって、以下のような特徴を有する。すなわち、圧縮エアーをエアー漏出路93とは異なる経路で排出するためのエアー排出路95を形成し、エジェクター70がエンコーダ40とは異なる方向から圧縮エアーを吸引することで、このエンコーダ40を経由する圧縮エアーの流動量が大幅に低減するようにした。
As described above, according to the
よって、主軸モータ5のハウジング6内に送り込まれた圧縮エアーの流れをコントロールすることで、ハウジング6内への異物(水や油など)の浸入を防止するとともに、圧縮エアーを流動させたくない部位に圧縮エアーが流れないようにして、より効果的なエアパージを実現することができる。さらに、圧縮エアーに包含される不純物がエンコーダ40に付着することを防止して、エンコーダ40の性能劣化要因を排除することができる。
Therefore, by controlling the flow of the compressed air sent into the
なお、本発明は、以上詳述した実施の形態に限定されるものではなく、各種の変形が可能なことはいうまでもない。例えば、上記実施の形態では、主軸モータ5は回転軸2を高速で回転駆動させる高速回転モータとしたが、回転軸を低速で回転駆動させる低速回転モータにも適用することができる。
The present invention is not limited to the embodiment described in detail above, and it goes without saying that various modifications are possible. For example, in the above-described embodiment, the
また、第1の実施の形態では、フロントハウジング13において圧縮エアーがベアリング32を迂回するようなエアー排出路84を設けているが、このエアー排出路は圧縮エアーが任意の部位を迂回するように、ハウジング6における任意の位置に形成することができる。例えば、圧縮エアーがエンコーダ40を迂回するように、リアハウジング12に適切なエアー排出路を設けてもよい。
In the first embodiment, an
同様に、第2の実施の形態では、リアハウジング12において圧縮エアーがエンコーダ40とは異なる方向から吸引されるようなエアー排出路95を設けているが、このエアー排出路は圧縮エアーが任意の部位とは異なる方向から吸引されるように、ハウジング6における任意の位置に形成することができる。例えば、圧縮エアーがベアリング32とは異なる方向から吸引されるように、フロントハウジング13に適切なエアー排出路を設けてもよい。
Similarly, in the second embodiment, an
また、「吸引手段」としてエジェクター70を用いているが、ハウジング6内から圧縮エアーを吸引できるものであれば、他の吸引手段を用いることができる。例えば、吸引ポンプを用いたり、エアー排出路95に絞り部(オリフィス)を形成したりすることで、ハウジング6の外部へ圧縮エアーを吸い出すための負圧を発生させてもよい。
Further, although the
本発明の主軸装置及び当該装置を備えた工作機械は、主軸モータのハウジング内部に異物(水や油など)が浸入することが防止された主軸装置及び工作機械として利用できる。 The spindle device of the present invention and the machine tool including the device can be used as a spindle device and a machine tool in which foreign matter (water, oil, etc.) is prevented from entering the housing of the spindle motor.
1 主軸装置
2 回転軸
2a 入力軸
2b 出力軸
4 主軸ヘッド
5 主軸モータ
6 ハウジング
7 筐体
8 工具ホルダ
8a 工具
9 主軸
9a 工具挿入孔
10 ロータ
11 ステータコア
12 リアハウジング
13 フロントハウジング
20 端子箱
21 孔
22 チューブ
24 配線ケーブル
26 給気孔
30 ベアリング
32 ベアリング
40 エンコーダ
50 リアカバー
60 送風ファン
62 ファンハウジング
70 エジェクター
81 エアー流路
82 エアー流入室
83 エアー漏出路
84 エアー排出路
85 エアー流出孔
88 隙間
89 エアー漏出部
91 エアー流路
92 第1エアー流入室
93 エアー漏出路
94 第2エアー流入室
95 エアー排出路
96 開口部
98 エアー漏出部
99 エアー漏出部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記回転軸は、前記動力機構よりも一端側に、前記ハウジング内部でエンコーダが取り付けられた入力軸が形成されるとともに、前記動力機構よりも他端側に、前記ハウジング外部へ突出して動力が出力される出力軸が形成されており、
前記ハウジングは、前記ハウジング外部から前記入力軸の外周面に向けて延びるとともに、前記入力軸の前記一端側の端部と前記エンコーダとの間で前記入力軸の外周面に連通して、前記ハウジング内部に前記圧縮エアーを供給するための流路であるエアー供給部を備え、
前記エアー漏出路は、前記エアー供給部から前記入力軸の外周面に沿って前記他端側に向けて延びるとともに、少なくとも前記エンコーダを経由する隙間であって、
前記ハウジングは、前記エアー供給部から前記入力軸の外周面に沿って前記一端側に向けて延び、さらに前記入力軸の外周面から前記ハウジング外部に向けて延び、前記エアー漏出路とは異なる経路で前記圧縮エアーを前記ハウジング外部に排出するための流路であるエアー排出部を備えたことを特徴とする主軸装置。 The inside of the housing that houses the power mechanism that rotationally drives the rotating shaft is substantially sealed, and compressed air is supplied to the inside of the housing, and the compressed air passes through an air leakage path that is a gap formed in the housing. In the spindle device that is discharged to the outside of the housing via and prevents foreign matter from entering the housing,
The rotary shaft has an input shaft with an encoder attached inside the housing on one end side of the power mechanism, and projects to the outside of the housing on the other end side of the power mechanism to output power. Output shaft is formed ,
The housing extends from the outside of the housing toward the outer peripheral surface of the input shaft, and communicates with the outer peripheral surface of the input shaft between the end of the one end side of the input shaft and the encoder. Provided with an air supply part which is a flow path for supplying the compressed air inside,
The air leakage path, extends toward the other end side along the outer peripheral surface of the input shaft from the air supply unit, a gap via the encoder even without low,
Before Symbol housing, extending from said air supply unit toward the one end side along an outer peripheral surface of the input shaft, extends further toward the outer circumferential surface of the input shaft to the housing exterior, different from the air leakage path A spindle apparatus comprising an air discharge portion which is a flow path for discharging the compressed air to the outside of the housing through a path.
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