JP5936228B2

JP5936228B2 - Spindle device and flinger for spindle device

Info

Publication number: JP5936228B2
Application number: JP2012191657A
Authority: JP
Inventors: 博樹米山; 美昭勝野; 正也喜多須
Original assignee: NSK Ltd; Toho Rayon Co Ltd
Current assignee: NSK Ltd; Toho Rayon Co Ltd
Priority date: 2012-08-31
Filing date: 2012-08-31
Publication date: 2016-06-22
Anticipated expiration: 2032-08-31
Also published as: JP2014046410A

Description

本発明は、スピンドル装置及びスピンドル装置用フリンガーに関し、より詳細には、防水機能を有し、工作機械に適用するのに好適なスピンドル装置及びスピンドル装置用フリンガーに関する。 The present invention relates to a spindle device and a flinger for a spindle device, and more particularly to a spindle device and a flinger for a spindle device that have a waterproof function and are suitable for application to a machine tool.

工作機械等に適用されるスピンドル装置の回転軸は、高速回転して被加工物の切削加工や研削加工を行っている。加工に際して、一般的に、刃具や砥石等の加工工具および加工部位の潤滑や冷却を目的として多量の加工液が加工部に供給される。即ち、潤滑により、被削特性の向上、加工刃先の摩耗抑制、工具寿命の延長などが図られる。また、冷却により、加工工具及び被加工物の熱膨張が抑制されて加工精度の向上、加工部位の熱溶着を防止して加工効率の向上や加工面の表面性状の向上が図られる。スピンドル装置と加工部との距離が近いこともあり、加工液がスピンドル装置の前面にも多量にかかる。この多量に供給される加工液が回転軸を支持する軸受内部に浸入しやすく、加工液が軸受内部に浸入すると、軸受の潤滑不良や焼付きなどの原因となるため軸受の防水性能が重要となる。特に、グリース封入潤滑やグリース補給潤滑される軸受においては、エアと共に潤滑油が供給されるオイル・エア潤滑やオイルミスト潤滑の軸受と比較して軸受内部が低圧であるため、加工液が軸受内部に浸入し易く、より高い防水性能が必要となる。 A rotating shaft of a spindle device applied to a machine tool or the like rotates at a high speed to perform cutting or grinding of a workpiece. In machining, a large amount of machining liquid is generally supplied to the machining unit for the purpose of lubrication and cooling of machining tools such as cutting tools and grindstones and machining sites. That is, lubrication can improve the machining characteristics, suppress wear on the cutting edge, extend the tool life, and the like. In addition, the thermal expansion of the processing tool and the workpiece is suppressed by cooling, so that the processing accuracy is improved, the thermal welding of the processing portion is prevented, the processing efficiency is improved, and the surface property of the processing surface is improved. Since the distance between the spindle device and the machining unit is close, a large amount of machining liquid is also applied to the front surface of the spindle device. This large amount of machining fluid is likely to enter the bearing that supports the rotating shaft, and if the machining fluid enters the bearing, it may cause poor lubrication or seizure of the bearing. Become. In particular, in bearings that are lubricated with grease or lubricated with grease, the inside of the bearing is at a lower pressure than oil / air lubricated or oil mist lubricated bearings that are supplied with lubricating oil along with air. It is easy to intrude into and requires higher waterproof performance.

一般的な防水機構としては、オイルシールやＶリングなどの接触式シールが知られている。しかしながら、この接触式シールを、使用する軸受のｄｍｎ値が４０万以上（より好適には、５０万以上）の高速回転で使用されるスピンドル装置に適用した場合、接触式シールの接触部からの発熱が大きく、シール部材が摩耗して防水性能を長期間に亘って維持し難い問題がある。このため、工作機械では、スピンドル装置の前端部（工具側）に、回転軸と一体回転可能にフリンガーを固定し、該フリンガーとハウジングとの間の隙間を小さくした非接触シールである、所謂ラビリンスシールを構成して防水を図っている。高速で回転するフリンガーは、ラビリンス効果と共に、フリンガーに降りかかった加工液を遠心力で径方向外方に振り飛ばして、加工液の軸受内部への浸入を防止している。 As a general waterproof mechanism, a contact seal such as an oil seal or a V ring is known. However, when this contact type seal is applied to a spindle device used at a high speed rotation with a dmn value of a bearing to be used of 400,000 or more (more preferably, 500,000 or more), the contact type seal from the contact portion of the contact type seal is used. There is a problem that heat generation is large, the seal member is worn, and it is difficult to maintain waterproof performance for a long period of time. For this reason, in a machine tool, a so-called labyrinth is a non-contact seal in which a flinger is fixed to a front end portion (tool side) of a spindle device so as to be able to rotate integrally with a rotary shaft, and a gap between the flinger and a housing is reduced. The seal is made to be waterproof. The flinger that rotates at a high speed has a labyrinth effect and prevents the machining fluid from entering the bearing by shaking the machining fluid that has fallen on the flinger outward in the radial direction by centrifugal force.

フリンガーによる遠心力及びラビリンス効果を利用した防水効果は、回転の高速化や大径のフリンガーを用いることで遠心力を大きくすると共に、フリンガーとハウジングとの間の隙間を極力小さく、且つ、長く設けることが効果的である。しかし、高速回転したり、フリンガーの直径を大きくすると、フリンガーに作用する遠心力及びフープ応力もこれに比例して大きくなる。 The waterproofing effect using the flinger's centrifugal force and labyrinth effect increases the centrifugal force by increasing the rotation speed and using a large-diameter flinger, and the gap between the flinger and the housing is as small and long as possible. It is effective. However, when rotating at a high speed or increasing the diameter of the flinger, the centrifugal force and the hoop stress acting on the flinger also increase in proportion thereto.

遠心力による影響を抑制する従来の技術としては、工具に装着されたコレットを工具保持部のテーパ孔に挿入し、工具保持部に螺合するナットを締め付けて工具を工具保持部に固定するようにした工具ホルダにおいて、ナットの外周面に炭素繊維層を巻き付け、遠心力によるナットの膨張抑制を図ったものが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。 As a conventional technique for suppressing the influence of centrifugal force, a collet mounted on a tool is inserted into a taper hole of a tool holding portion, and a nut screwed into the tool holding portion is tightened to fix the tool to the tool holding portion. A tool holder is disclosed in which a carbon fiber layer is wound around the outer peripheral surface of a nut and the expansion of the nut is suppressed by centrifugal force (see, for example, Patent Document 1).

また、特許文献２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版を、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、遮蔽版とハウジングの先端面との間にラビリンス部を設けている。このように構成することによって、ワークなどに当たって跳ね返ったクーラントがハウジングの内部に浸入することを防止している。 Further, in the sealing device in the spindle device for machine tools described in Patent Document 2, a shielding plate that rotates integrally with the tip portion of the spindle is disposed so as to face the tip surface of the housing with a gap. A labyrinth portion is provided between the shielding plate and the front end surface of the housing. With this configuration, the coolant that has bounced off the workpiece or the like is prevented from entering the inside of the housing.

また、特許文献３に記載の工作機械用主軸装置においては、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、当該ラビリンスシールがラビリンス室を備えるように構成されており、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を図っている。そして、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、主軸の軸受部にクーラント液が浸入するのを防止している。 The spindle device for machine tools described in Patent Document 3 includes a labyrinth seal formed by a spindle cap and an end surface cover, and the labyrinth seal is configured to include a labyrinth chamber. By setting a large value, when the coolant liquid enters the labyrinth chamber through the gap between the spindle cap and the end surface cover, the pressure of the coolant fluid in the labyrinth chamber is reduced to attenuate the flow of the coolant liquid. Further, the coolant liquid is prevented from entering the bearing portion of the main shaft without supplying a large amount of compressed air from the gap between the main shaft and the main shaft housing of the main shaft head toward the tip end side of the main shaft.

また、特許文献４に記載のスピンドルユニットは、ハウジングと、該ハウジングにベアリングを介して回転自在に装着される回転軸と、該回転軸に螺着され該ベアリングの内輪を押さえる内輪押さえ部材と、該ハウジングに固着され該ベアリングの外輪を押さえる外輪押さえ部材と、を含み、内輪押さえ部材には、外輪押さえ部材を非接触で覆う防水カバーが形成されることが開示されている。そして、上記防水カバーによって、外輪押さえ部材と内輪押さえ部材との間、即ちベアリング部位への切削水の浸入を防止し、錆の発生等を解消させることを図っている。 Further, the spindle unit described in Patent Document 4 includes a housing, a rotating shaft that is rotatably mounted on the housing via a bearing, an inner ring pressing member that is screwed to the rotating shaft and presses an inner ring of the bearing, An outer ring pressing member that is fixed to the housing and presses the outer ring of the bearing is disclosed, and a waterproof cover that covers the outer ring pressing member in a non-contact manner is formed on the inner ring pressing member. The waterproof cover prevents the cutting water from entering between the outer ring pressing member and the inner ring pressing member, that is, the bearing portion, thereby eliminating the occurrence of rust.

特開平６−２２６５１６号公報JP-A-6-226516 特開２００２−２６３９８２号公報JP 2002-263882 A 特開２０１０−７６０４５号公報JP 2010-76045 A 特開平１１−７７５２９号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-77529

ところで、一般的にフリンガーは、ＳＣ材、ＳＣＭ材、ＳＵＳ材、ＣＵ材などの比較的比重が大きな金属材料で製作されている。従って、フリンガーに降りかかる加工液に大きな遠心力を作用させるために、フリンガーの直径を大きくすると、フリンガー自身、特に外径側に大きな遠心力が作用する。工作機械の回転軸のように使用する軸受のｄｍｎ値が１００万以上となる高速回転においては、遠心力によってフリンガーが変形し、場合によってはフリンガー本来の防水機能が低下する虞があった。このため、遠心力による影響が許容される程度に、フリンガーの直径や回転軸の回転速度を制限する必要がある。 By the way, generally a flinger is manufactured with metal materials with comparatively big specific gravity, such as SC material, SCM material, SUS material, CU material. Therefore, if the diameter of the flinger is increased in order to apply a large centrifugal force to the working fluid falling on the flinger, a large centrifugal force acts on the flinger itself, particularly on the outer diameter side. In high-speed rotation in which the dmn value of a bearing used like a rotating shaft of a machine tool is 1 million or more, the flinger is deformed by centrifugal force, and in some cases, the original waterproof function of the flinger may be deteriorated. For this reason, it is necessary to limit the diameter of a flinger and the rotational speed of a rotating shaft to such an extent that the influence of centrifugal force is allowed.

従来の使用する軸受のｄｍｎ値が１００万以上となる環境下で使用されるスピンドル装置では、遠心力の大きさを考慮してフリンガーの寸法を制限していたために、防水性能の点で改善の余地があった。 In conventional spindle devices used in an environment where the dmn value of the bearing used is 1 million or more, the size of the flinger is limited in consideration of the magnitude of the centrifugal force. There was room.

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、使用する軸受のｄｍｎ値が１００万以上の高速回転可能、且つ、良好な防水機能を維持しながら、遠心力によるフリンガーの変形を防止することができ、さらに、フリンガーの軽量化と材料の節約が図られるスピンドル装置及びスピンドル装置用フリンガーを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems. The object of the present invention is to provide a flinger by centrifugal force while maintaining a good waterproof function and capable of rotating at a high speed with a dmn value of a bearing used of 1 million or more. It is an object of the present invention to provide a spindle apparatus and a spindle apparatus flinger that can prevent the deformation of the flinger, further reduce the weight of the flinger and save material.

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）軸方向一端側に加工工具が取り付けられる回転軸と、
前記回転軸を軸受を介して回転自在に支持するハウジングと、
前記回転軸の周囲に一体回転可能に固定され、前記軸受への液体の浸入を抑制する防水機能を有するフリンガーと、
を備えたスピンドル装置であって、
前記フリンガーは、
前記回転軸にそれぞれ外嵌される環状の第１及び第２の金属部材と、
前記第１及び第２の金属部材の少なくとも一方に形成された円筒部に外嵌される円筒状の基部と、前記基部の軸方向一端部から径方向外側に延設され、径方向外側に向かうにつれて軸方向他端側に向けて傾斜する傾斜部と、前記傾斜部から軸方向他端側に延設される円環部と、を備えるフリンガー本体と、
を有し、
前記フリンガー本体は、炭素繊維複合材料からなり、
前記第１及び第２の金属部材は、互いに協働して、前記フリンガー本体の基部を軸方向両側から挟み込む
ことを特徴とするスピンドル装置。
（２）前記第１及び第２の金属部材はそれぞれ、円筒部と、該円筒部の軸方向端部から径方向外側に延出して前記基部の軸方向端面とそれぞれ当接する鍔部と、を有する鍔付き間座である
ことを特徴とする（１）に記載のスピンドル装置。
（３）前記フリンガー本体の円環部の軸方向他端部には、径方向外側に延出する他の鍔部が形成される
ことを特徴とする（１）又は（２）に記載のスピンドル装置。
（４）円筒状の基部と、前記基部の軸方向一端部から径方向外側に延設され、径方向外側に向かうにつれて軸方向他端側に向けて傾斜する傾斜部と、前記傾斜部から軸方向他端側に延設される円環部と、を備えるフリンガー本体と、
前記フリンガー本体の基部に外嵌される円筒部と、該円筒部の軸方向端部から径方向外側に延出して前記フリンガー本体の基部の軸方向端面とそれぞれ当接する鍔部と、をそれぞれ有する環状の第１及び第２の金属部材と、
を備えるスピンドル装置用フリンガーであって、
前記フリンガー本体は、炭素繊維複合材料からなり、
前記フリンガー本体と前記第１及び第２の金属部材とは、前記第１及び第２の金属部材が、互いに協働して、前記フリンガー本体の基部を軸方向両側から挟み込んだ状態で、前記フリンガー本体の基部と、前記第１及び第２の金属部材の円筒部とをすきま嵌めして接着接合することで、一体化されることを特徴とするスピンドル装置用フリンガー。 The above object of the present invention can be achieved by the following constitution.
(1) a rotating shaft to which a machining tool is attached at one end in the axial direction;
A housing that rotatably supports the rotating shaft via a bearing;
A flinger that is fixed around the rotary shaft so as to be integrally rotatable, and has a waterproof function to prevent liquid from entering the bearing;
A spindle device comprising:
The flinger is
Annular first and second metal members that are respectively fitted on the rotary shaft;
A cylindrical base portion that is externally fitted to a cylindrical portion formed on at least one of the first and second metal members, and extends radially outward from one axial end portion of the base portion toward the radially outer side. A flinger body comprising an inclined portion inclined toward the other end side in the axial direction, and an annular portion extending from the inclined portion to the other end side in the axial direction,
Have
The flinger body is made of a carbon fiber composite material,
The spindle device according to claim 1, wherein the first and second metal members sandwich the base portion of the flinger body from both sides in the axial direction in cooperation with each other.
(2) Each of the first and second metal members includes a cylindrical portion, and a flange portion that extends radially outward from an axial end portion of the cylindrical portion and contacts the axial end surface of the base portion. The spindle device according to (1), wherein the spindle device has a flanged spacer.
(3) The spindle according to (1) or (2), wherein another flange portion extending radially outward is formed at the other axial end portion of the annular portion of the flinger body. apparatus.
(4) a cylindrical base, an inclined portion that extends radially outward from one axial end of the base, and inclines toward the other axial end as it goes radially outward; A flinger body comprising: an annular portion extending to the other end in the direction;
A cylindrical portion that is externally fitted to the base portion of the flinger main body, and a flange portion that extends radially outward from the axial end portion of the cylindrical portion and contacts the axial end surface of the base portion of the flinger main body. Annular first and second metal members;
A spindle apparatus flinger comprising:
The flinger body is made of a carbon fiber composite material,
The flinger body and the first and second metal members include the flinger in a state in which the first and second metal members cooperate with each other and sandwich the base portion of the flinger body from both sides in the axial direction. A flinger for a spindle apparatus, wherein a base part of a main body and a cylindrical part of the first and second metal members are fitted together by clearance fitting and bonded together.

本発明のスピンドル装置によれば、フリンガーは、回転軸にそれぞれ外嵌される環状の第１及び第２の金属部材と、第１及び第２の金属部材の少なくとも一方に形成された円筒部に外嵌され、炭素繊維複合材料からなるフリンガー本体と、を有し、第１及び第２の金属部材は、互いに協働して、フリンガー本体の基部を軸方向両側から挟み込む。
このように、フリンガーは、遠心力が大きい径方向外側のフリンガー本体が、一般的な金属より比強度（引張強さ／比重）が高い炭素繊維複合材料からなるので、径方向膨張を小さくできると共に、遠心力による変形を抑制することが可能である。
また、フリンガーは、遠心力が小さい径方向内側に第１及び第２の金属部材を有するので、第１及び第２の金属部材に作用する応力を小さくすることができる。
また、通常、金属からなる回転軸に、フリンガーの第１及び第２の金属部材が外嵌されるので、回転軸とフリンガーとの径方向接続関係が金属部材同士の嵌合となり、フリンガーの回転軸への取付けあるいは取外しが容易であると共に、これら取付け、取外しを繰り返しても嵌合部に問題が生じない。
以上のように、スピンドル装置は、使用する軸受のｄｍｎ値が１００万以上の高速回転可能、且つ、良好な防水機能を維持しながら、遠心力によるフリンガーの変形を防止することができると共に、従来の金属材料からなるフリンガーと同様、フリンガーの取り付け、取り外しを嵌め合い面の損傷なく容易に行なうことができ、且つ、軸方向に精度良く位置決めすることができる。
また、フリンガー本体は、その基部の軸方向一端部から径方向外側に延設され、径方向外側に向かうにつれて軸方向他端側に向けて傾斜する傾斜部を有するので、周囲の垂直壁を可能な限り低く（浅く）する事で垂直壁に発生する遠心力を小さくすることができる。また、遠心力により傾斜部に応力が作用して、傾斜が小さくなる方向に変形が生じるため、予め傾斜部の肉厚を薄くすることが可能となり、軽量化と材料の節約が図られる。 According to the spindle device of the present invention, the flinger is attached to the cylindrical portion formed on at least one of the first and second metal members and the first and second metal members that are fitted around the rotation shaft, respectively. A flinger body made of carbon fiber composite material, and the first and second metal members cooperate with each other to sandwich the base of the flinger body from both sides in the axial direction.
As described above, the flinger has a radially outer flinger body having a large centrifugal force and is made of a carbon fiber composite material having a specific strength (tensile strength / specific gravity) higher than that of a general metal. It is possible to suppress deformation due to centrifugal force.
In addition, since the flinger has the first and second metal members on the radially inner side where the centrifugal force is small, the stress acting on the first and second metal members can be reduced.
In addition, since the first and second metal members of the flinger are usually fitted on the rotating shaft made of metal, the radial connection relationship between the rotating shaft and the flinger becomes the fitting between the metal members, and the rotation of the flinger It is easy to attach to or remove from the shaft, and even if these attachments and removals are repeated, no problem occurs in the fitting portion.
As described above, the spindle device can prevent the flinger from being deformed by the centrifugal force while maintaining a good waterproof function while being able to rotate at a high speed with a dmn value of a bearing used of 1 million or more. Like the flinger made of the above metal material, the flinger can be easily attached and detached without damage to the fitting surface, and can be accurately positioned in the axial direction.
Also, the flinger body has an inclined part that extends radially outward from one axial end of its base and slopes toward the other axial end as it goes radially outward, allowing a vertical wall around it By making it as low (shallow) as possible, the centrifugal force generated on the vertical wall can be reduced. Further, since stress is applied to the inclined portion by centrifugal force and deformation occurs in a direction in which the inclination is reduced, it is possible to reduce the thickness of the inclined portion in advance, thereby reducing the weight and saving the material.

また、本発明のスピンドル装置用フリンガーによれば、フリンガーは、回転軸にそれぞれ外嵌される環状の第１及び第２の金属部材と、第１及び第２の金属部材の少なくとも一方に形成された円筒部に外嵌され、炭素繊維複合材料からなるフリンガー本体と、を有し、第１及び第２の金属部材は、互いに協働して、フリンガー本体の基部を軸方向両側から挟み込む。これにより、使用する軸受のｄｍｎ値が１００万以上の高速回転可能、且つ、良好な防水機能を維持しながら、遠心力によるフリンガーの変形を防止することができると共に、従来の金属材料からなるフリンガーと同様、フリンガーの取り付け、取り外しを嵌め合い面の損傷なく容易に行なうことができ、且つ、軸方向に精度良く位置決めすることができる。また、フリンガー本体は、その基部の軸方向一端部から径方向外側に延設され、径方向外側に向かうにつれて軸方向他端側に向けて傾斜する傾斜部を有するので、遠心力により傾斜部に応力が作用して、傾斜が小さくなる方向に変形が生じ、傾斜部は軸方向の肉厚が増加することになる。このため、予め傾斜部の肉厚を薄くすることが可能となり、軽量化と材料の節約が図られる。また、フリンガー本体と第１及び第２の金属部材は、第１及び第２の金属部材が、互いに協働して、フリンガー本体の基部を軸方向両側から挟み込んだ状態で、フリンガー本体の基部と、第１及び第２の金属部材の円筒部とをすきま嵌めして接着接合することで、一体化される。これにより、フリンガー本体と第１及び第２の金属部材が一体化されているので、フリンガーとして取り扱いが容易であり、組み付け性が良い。 Further, according to the flinger for a spindle device of the present invention, the flinger is formed on at least one of the first and second metal members and the first and second metal members that are respectively fitted on the rotation shaft. And a flinger body made of a carbon fiber composite material. The first and second metal members cooperate with each other to sandwich the base of the flinger body from both sides in the axial direction. As a result, the dinger value of the bearing used can be rotated at a high speed of 1 million or more, and while maintaining a good waterproof function, the deformation of the flinger due to centrifugal force can be prevented, and the conventional flinger made of a metal material Similarly to the above, the flinger can be easily attached and detached without damaging the fitting surface, and can be accurately positioned in the axial direction. In addition, the flinger body has an inclined portion that extends radially outward from one axial end portion of the base and inclines toward the other axial end as it goes radially outward. The stress acts to cause deformation in the direction of decreasing inclination, and the inclined portion increases in axial thickness. For this reason, it is possible to reduce the thickness of the inclined portion in advance, thereby reducing the weight and saving the material. Further, the flinger body and the first and second metal members are arranged such that the first and second metal members cooperate with each other and sandwich the base portion of the flinger body from both sides in the axial direction. The first and second metal members are integrated by clearance fitting and adhesive bonding. Thereby, since the flinger main body and the 1st and 2nd metal member are integrated, handling as a flinger is easy and an assemblability is good.

本発明の一実施形態に係るスピンドル装置の断面図である。It is sectional drawing of the spindle apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 図１のスピンドル装置の要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view of the spindle apparatus of FIG. 図１に示すフリンガーの断面図である。It is sectional drawing of a flinger shown in FIG. 本発明の変形例に係るフリンガーの断面図である。It is sectional drawing of the flinger which concerns on the modification of this invention.

以下、本発明の一実施形態に係るスピンドル装置について、図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、スピンドル装置１０は、工作機械用のモータビルトイン式スピンドル装置であり、回転軸１１が、その工具側（前側、軸方向前方、軸方向一端側）を支承する２列の前側軸受５０，５０と、反工具側（後側、軸方向後方、軸方向他端側）を支承する２列の後側軸受６０，６０を介して、ハウジングＨに回転自在に支持されている。ハウジングＨは、工具側から順に、前側軸受外輪押さえ１２、外筒１３、後側ハウジング１４、後蓋５によって構成されている。 Hereinafter, a spindle device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the spindle device 10 is a motor built-in spindle device for a machine tool, and the rotating shaft 11 has two rows of supporting the tool side (front side, axial front side, axial one end side). It is rotatably supported by the housing H through two rows of rear bearings 60 and 60 that support the front bearings 50 and 50 and the opposite tool side (rear side, axial rearward, axial other end side). . The housing H includes a front bearing outer ring retainer 12, an outer cylinder 13, a rear housing 14, and a rear lid 5 in order from the tool side.

回転軸１１の工具側には、軸中心を通り軸方向に形成された工具取付孔２４及び雌ねじ２５が設けられている。工具取付孔２４及び雌ねじ２５は、不図示の加工工具を回転軸１１に取付けるために使用される。例えば、工具取付孔２４及び雌ねじ２５には、不図示の砥石クイルが取り付けられることで、研削加工が可能となる。
なお、回転軸１１の構成は、一端側に加工工具が取り付けられるものであればよく、工具取付孔２４及び雌ねじ２５の代わりに、回転軸１１の軸芯にドローバーを摺動自在に挿嵌するようにしてもよい。ドローバーは、工具ホルダを固定する不図示のコレット部を備え、皿ばねの力によってコレット部を反工具側方向に付勢する。 On the tool side of the rotary shaft 11, a tool mounting hole 24 and a female screw 25 formed in the axial direction through the center of the shaft are provided. The tool attachment hole 24 and the female screw 25 are used for attaching a processing tool (not shown) to the rotary shaft 11. For example, a grinding wheel quill (not shown) is attached to the tool attachment hole 24 and the female screw 25, thereby enabling grinding.
The configuration of the rotary shaft 11 is not limited as long as a machining tool can be attached to one end side, and a draw bar is slidably inserted into the shaft core of the rotary shaft 11 instead of the tool mounting hole 24 and the female screw 25. You may do it. The draw bar includes a collet portion (not shown) that fixes the tool holder, and biases the collet portion in the counter tool side direction by the force of the disc spring.

回転軸１１の前側軸受５０，５０と後側軸受６０，６０間の略軸方向中央には、回転軸１１と一体回転可能に配置されるロータ２６と、ロータ２６の周囲に配置されるステータ２７と、を備える。ステータ２７は、ステータ２７に焼き嵌めされた冷却ジャケット２８を、ハウジングＨを構成する外筒１３に内嵌することで、外筒１３に固定される。ロータ２６とステータ２７とはモータＭを構成し、ステータ２７に電力を供給することでロータ２６に回転力を発生させて回転軸１１を回転させる。 A rotor 26 disposed so as to be able to rotate integrally with the rotation shaft 11 and a stator 27 disposed around the rotor 26 are disposed substantially at the center in the axial direction between the front bearings 50, 50 and the rear bearings 60, 60 of the rotation shaft 11. And comprising. The stator 27 is fixed to the outer cylinder 13 by fitting the cooling jacket 28 shrink-fitted into the stator 27 into the outer cylinder 13 constituting the housing H. The rotor 26 and the stator 27 constitute a motor M, and by supplying electric power to the stator 27, a rotational force is generated in the rotor 26 to rotate the rotating shaft 11.

各前側軸受５０は、外輪５１と、内輪５２と、接触角を持って配置される転動体としての玉５３と、図示しない保持器と、をそれぞれ有するアンギュラ玉軸受であり、各後側軸受６０は、外輪６１と、内輪６２と、転動体としての玉６３と、図示しない保持器と、を有するアンギュラ玉軸受である。前側軸受５０，５０（並列組合せ）と後側軸受６０，６０（並列組合せ）とは、互いに協働して背面組み合わせとなるように配置されている。 Each front bearing 50 is an angular ball bearing having an outer ring 51, an inner ring 52, a ball 53 as a rolling element arranged with a contact angle, and a cage (not shown). Is an angular ball bearing having an outer ring 61, an inner ring 62, balls 63 as rolling elements, and a cage (not shown). The front bearings 50 and 50 (parallel combination) and the rear bearings 60 and 60 (parallel combination) are arranged to cooperate with each other to form a back combination.

前側軸受５０，５０の外輪５１，５１は、外筒１３に内嵌されており、外筒１３にボルト締結された前側軸受外輪押さえ１２によって外輪間座５４を介して外筒１３に対し軸方向に位置決め固定されている。前側軸受５０，５０の内輪５２，５２は、回転軸１１に外嵌されており、回転軸１１に締結されたナット１６によって、内輪間座５５及び後述するフリンガー４０を介して回転軸１１に対し軸方向に位置決め固定されている。 The outer rings 51, 51 of the front bearings 50, 50 are fitted in the outer cylinder 13, and are axially directed to the outer cylinder 13 via the outer ring spacer 54 by the front bearing outer ring retainer 12 bolted to the outer cylinder 13. It is fixed to the position. Inner rings 52, 52 of the front bearings 50, 50 are externally fitted to the rotary shaft 11, and are attached to the rotary shaft 11 by an nut 16 fastened to the rotary shaft 11 via an inner ring spacer 55 and a flinger 40 described later. It is positioned and fixed in the axial direction.

後側軸受６０，６０の外輪６１，６１は、後側ハウジング１４に対して軸方向に摺動自在に内嵌するスリーブ１８に内嵌すると共に、このスリーブ１８にボルト６６で一体的に固定された後側軸受外輪押え１９によって、外輪間座６４を介してスリーブ１８に対し軸方向に位置決め固定されている。 The outer rings 61 and 61 of the rear bearings 60 and 60 are fitted into a sleeve 18 that is slidably fitted in the rear housing 14 so as to be slidable in the axial direction, and are integrally fixed to the sleeve 18 with bolts 66. The rear bearing outer ring presser 19 is positioned and fixed in the axial direction with respect to the sleeve 18 via the outer ring spacer 64.

後側軸受６０，６０の内輪６２，６２は、回転軸１１に外嵌されており、回転軸１１に締結された他のナット２１によって、内輪間座６５を介して回転軸１１に対し軸方向に位置決め固定されている。後側ハウジング１４と後側軸受外輪押え１９との間にはコイルばね２３が配設され、このコイルばね２３のばね力が、後側軸受外輪押え１９をスリーブ１８と共に後方に押圧する。これにより、前側軸受５０，５０及び後側軸受６０，６０に予圧が付与される。 Inner rings 62 and 62 of the rear bearings 60 and 60 are externally fitted to the rotary shaft 11, and are axially directed to the rotary shaft 11 via the inner ring spacer 65 by another nut 21 fastened to the rotary shaft 11. It is fixed to the position. A coil spring 23 is disposed between the rear housing 14 and the rear bearing outer ring retainer 19, and the spring force of the coil spring 23 presses the rear bearing outer ring retainer 19 together with the sleeve 18 backward. As a result, preload is applied to the front bearings 50 and 50 and the rear bearings 60 and 60.

ここで、本実施形態のような研削加工では、一般的に研削液を多量に加工部に供給し、加工部の冷却及び加工粉の除去を行なっている。この加工液が前側軸受５０，５０に浸入しないように、フリンガー４０が、前側軸受５０，５０より工具側（図２中左側）において回転軸１１の周囲に一体回転可能に固定されており、前側軸受外輪押さえ１２との間にラビリンスシールを構成して、外部からかかる研削液を回転軸１１の回転と共に振り切り、前側軸受５０，５０への液体の浸入を抑制する防水機能を与える。 Here, in the grinding process as in this embodiment, generally, a large amount of grinding liquid is supplied to the processing part, and the processing part is cooled and the processing powder is removed. The flinger 40 is fixed to the periphery of the rotary shaft 11 on the tool side (left side in FIG. 2) from the front bearings 50, 50 so that the machining fluid does not enter the front bearings 50, 50. A labyrinth seal is formed between the bearing outer ring retainer 12 and a waterproof function is provided to suppress the penetration of the liquid into the front bearings 50 and 50 by shaking off the grinding fluid from the outside together with the rotation of the rotary shaft 11.

図２及び図３も参照して、フリンガー４０は、回転軸１１にそれぞれ外嵌され、ＳＣ材、ＳＣＭ材、ＳＵＳ材などの金属からなる環状の第１及び第２の金属部材７０、７１と、第１及び第２の金属部材７０，７１に外嵌されて、炭素繊維複合材料（ＣＦＲＰ）からなる環状のフリンガー本体４１と、を備える。 Referring also to FIGS. 2 and 3, the flinger 40 is fitted around the rotary shaft 11 and is made of annular first and second metal members 70, 71 made of metal such as SC material, SCM material, SUS material, and the like. And an annular flinger body 41 which is fitted on the first and second metal members 70 and 71 and made of a carbon fiber composite material (CFRP).

第１及び第２の金属部材７０，７１はそれぞれ、円筒部７０ａ，７１ａと、該円筒部７０ａ，７１ａの軸方向端部から径方向外側に延出する鍔部７０ｂ，７１ｂと、を有する鍔付き間座である。 Each of the first and second metal members 70 and 71 has cylindrical portions 70a and 71a, and flanges 70b and 71b extending radially outward from axial ends of the cylindrical portions 70a and 71a. It is an interlude.

また、フリンガー本体４１は、第１及び第２の金属部材７０，７１の各円筒部７０ａ，７１ａに外嵌して固定された基部としての円筒状のボス部４２と、該ボス部４２の軸方向前端部から径方向外方に延設され、径方向外側に向かうにつれて軸方向後方に向けて傾斜する傾斜部４３と、及び該傾斜部４３の径方向外方端部から軸方向後方に向かってリング状に延設された円環部４４と、を有する。 The flinger main body 41 includes a cylindrical boss portion 42 as a base portion that is externally fitted and fixed to the cylindrical portions 70a and 71a of the first and second metal members 70 and 71, and a shaft of the boss portion 42. An inclined portion 43 extending radially outward from the front end in the direction and inclined toward the rear in the axial direction toward the outer side in the radial direction, and from the radially outer end of the inclined portion 43 toward the rear in the axial direction. And an annular portion 44 extending in a ring shape.

そして、第１及び第２の金属部材７０，７１は、各円筒部７０ａ，７１ａにフリンガー本体４１のボス部４２を外嵌させ、各鍔部７０ｂ，７１ｂをフリンガー本体４１のボス部４２の軸方向端面とそれぞれ当接させ、互いに協働して、フリンガー本体４１のボス部４２を軸方向両側から挟み込む。このようにしてフリンガー本体４１、第１及び第２の金属部材７０，７１が一体化されたフリンガー４０を回転軸１１に外嵌して、ナット１６により内輪５２，５２と共に軸方向に締め付けることで、フリンガー４０は回転軸１１に一体回転可能に固定される。 And the 1st and 2nd metal members 70 and 71 make the boss part 42 of the flinger main body 41 fit in each cylindrical part 70a, 71a, and each collar part 70b, 71b is the axis | shaft of the boss part 42 of the flinger main body 41. The boss portions 42 of the flinger body 41 are sandwiched from both sides in the axial direction in contact with the respective end surfaces in the direction and cooperating with each other. Thus, the flinger 40 in which the flinger body 41 and the first and second metal members 70 and 71 are integrated is externally fitted to the rotary shaft 11 and is tightened in the axial direction together with the inner rings 52 and 52 by the nut 16. The flinger 40 is fixed to the rotary shaft 11 so as to be integrally rotatable.

このとき、ナット１６によるフリンガー４０の内輪５２への軸方向締め付けが、第１及び第２の金属部材７０，７１を介して行われるので、金属部材同士の締め付けとなり、軸方向の位置決めが確実である。なお、仮に、この軸方向締め付けを、炭素繊維複合材料を直接介して行った場合、弾性変形が大きく、密着力が弱くなってしまう。特に、ＰＡＮ系ＣＦＲＰ等、線膨張係数の小さいＣＦＲＰ材を使用した場合、昇温によって金属からなる回転軸１１との熱膨張差の違いから、軸方向の密着力が低下してナット１６の締結力が低下し、クリープ等の不具合が生じる虞がある。 At this time, since the axial tightening of the flinger 40 to the inner ring 52 by the nut 16 is performed via the first and second metal members 70 and 71, the metal members are fastened to each other, and the axial positioning is reliable. is there. If this axial tightening is performed directly through the carbon fiber composite material, the elastic deformation is large and the adhesion is weakened. In particular, when a CFRP material having a small linear expansion coefficient, such as PAN-based CFRP, is used, due to the difference in thermal expansion from the rotating shaft 11 made of metal due to temperature rise, the axial adhesion decreases and the nut 16 is fastened. The force is reduced, and there is a risk that defects such as creep may occur.

なお、第２の金属部材７１の鍔部７１ｂは、フリンガー本体４１のボス部４２とともに、前側軸受外輪押さえ１２の内周面との間にラビリンスシールを構成することから、第２の金属部材７１の鍔部７１ｂの外径は、フリンガー本体４１のボス部４２の外径と略等しいことが好ましい。 In addition, since the collar part 71b of the 2nd metal member 71 comprises a labyrinth seal between the boss | hub part 42 of the flinger main body 41, and the internal peripheral surface of the front side bearing outer ring holder | retainer 12, it is the 2nd metal member 71. The outer diameter of the flange portion 71b is preferably substantially equal to the outer diameter of the boss portion 42 of the flinger body 41.

回転軸１１と第１及び第２の金属部材７０，７１の嵌合は、すきま嵌合としてもよいし、しめしろ嵌合としてもよい。また、第１及び第２の金属部材７０，７１とフリンガー本体４１との嵌合は、適度なすきまを持ったすきま嵌合として接着接合される。なお、第１及び第２の金属部材７０，７１とフリンガー本体４１とをしめしろ嵌合とした場合、取外しの際に、樹脂材であるフリンガー本体４１の嵌め合い面に表面損傷が発生する虞がある。 The fitting between the rotating shaft 11 and the first and second metal members 70 and 71 may be a clearance fitting or an interference fit. In addition, the first and second metal members 70 and 71 and the flinger main body 41 are adhesively bonded as a clearance fitting with an appropriate clearance. When the first and second metal members 70 and 71 and the flinger main body 41 are fitted to each other, the surface of the fitting surface of the flinger main body 41 that is a resin material may be damaged during the removal. There is.

また、ボス部４２は、前側軸受外輪押さえ１２の内周面１２ａに対して僅かな隙間を介して径方向に対向配置され、傾斜部４３は前側軸受外輪押さえ１２の軸方向前端側のテーパ面１２ｂに対して僅かな隙間を介して軸方向に対向配置され、円環部４４は前側軸受外輪押さえ１２の外周面１２ｃ及び当該外周面１２ｃに滑らかに接続する外筒１３の外周面１３ａに対して僅かな隙間を介して径方向に対向配置される。このように、フリンガー４０は、ハウジングＨを構成する前側軸受外輪押さえ１２及び外筒１３と僅かな軸方向隙間及び径方向隙間、例えば０．５ｍｍ程度の隙間を介して対向配置され、所謂ラビリンスシールを構成する。 Further, the boss portion 42 is disposed to face the inner peripheral surface 12a of the front bearing outer ring retainer 12 in the radial direction with a slight gap, and the inclined portion 43 is a tapered surface on the front end side in the axial direction of the front bearing outer ring retainer 12. The annular portion 44 is opposed to the outer peripheral surface 12c of the front bearing outer ring retainer 12 and the outer peripheral surface 13a of the outer cylinder 13 smoothly connected to the outer peripheral surface 12c. Are opposed to each other in the radial direction through a slight gap. As described above, the flinger 40 is disposed so as to face the front bearing outer ring presser 12 and the outer cylinder 13 constituting the housing H through a slight axial gap and a radial gap, for example, a gap of about 0.5 mm, so-called labyrinth seal. Configure.

特に、円環部４４の内周面と、前側軸受外輪押さえ１２及び外筒１３の外周面１２ｃ、１３ａと、の間にはその周速度の差によってエアカーテンが形成され、被加工物を加工する際、スピンドル装置１０に降りかかる加工液が前側軸受５０，５０側に入ることを抑制するための防水機構を構成する。 In particular, an air curtain is formed between the inner peripheral surface of the annular portion 44 and the outer peripheral surfaces 12c and 13a of the front bearing outer ring retainer 12 and the outer cylinder 13 due to the difference in peripheral speed, and the workpiece is processed. In doing so, a waterproof mechanism is configured to prevent the machining fluid falling on the spindle device 10 from entering the front bearings 50 and 50.

また、傾斜部４３は、フリンガー本体４１の回転軸線ｘに対して垂直な面Ｓに対して傾斜角αだけ傾斜している。このように、フリンガー本体４１は、傾斜部４３を設けることによって、周囲の垂直壁を可能な限り低く（浅く）する事で垂直壁に発生する遠心力を小さくすることができる。また、フリンガー本体４１は、遠心力によって円環部４４が拡径するように変形することで、傾斜部４３に応力が作用し、傾斜角αが小さくなる方向に変形が生じる。このため、予め傾斜部４３の肉厚を薄くすることが可能となり、軽量化と材料の節約が図られる。さらに、傾斜角αを設定することによって、フリンガー本体４１の固有値の最適化を図っている。 The inclined portion 43 is inclined by an inclination angle α with respect to a plane S perpendicular to the rotation axis x of the flinger body 41. As described above, the flinger main body 41 can reduce the centrifugal force generated in the vertical wall by providing the inclined portion 43 to make the surrounding vertical wall as low (shallow) as possible. In addition, the flinger body 41 is deformed so that the annular portion 44 is expanded by centrifugal force, whereby stress is applied to the inclined portion 43 and the inclination angle α is decreased. For this reason, it is possible to reduce the thickness of the inclined portion 43 in advance, thereby reducing the weight and saving the material. Further, the eigenvalue of the flinger body 41 is optimized by setting the inclination angle α.

なお、傾斜角αとしては、１５〜３０°の範囲とすることが好ましい。応力解析の結果１５°未満では、強度向上の効果が十分に与えられず、また、３０°を越えると、前側軸受５０の配置スペースが狭くなり、軸受５０及び周辺部品のレイアウトが困難となる。 The inclination angle α is preferably in the range of 15 to 30 °. If the result of stress analysis is less than 15 °, the effect of improving the strength is not sufficiently provided, and if it exceeds 30 °, the arrangement space of the front bearing 50 becomes narrow, and the layout of the bearing 50 and peripheral parts becomes difficult.

また、フリンガー本体４１は、金属と比較して、引張強度が高く、比重が小さい炭素繊維複合材料（ＣＦＲＰ）から形成されており、例えば、ＰＡＮ（ポリアクリルニトリル）を主原料とした炭素繊維からなる糸を平行に引きそろえたものや、炭素繊維からなる糸で形成した織物（シート状）に、硬化剤を含むエポキシ樹脂などの熱硬化樹脂を含浸させてなるシートを多数層重ね合わせて、芯金などに巻きつけ、加熱硬化させることで製造される。また、ピッチ系を主原料とした炭素繊維を使用することもできる。炭素繊維複合材料は、纖維方向・角度を最適化することで、引張強度、引張弾性率、線膨張係数などの物性値を用途に合わせて最適化することができる。 The flinger body 41 is formed of a carbon fiber composite material (CFRP) having a higher tensile strength and a lower specific gravity than a metal. For example, the flinger body 41 is made of carbon fiber using PAN (polyacrylonitrile) as a main raw material. A plurality of sheets formed by impregnating a thermoset resin such as an epoxy resin containing a curing agent with a fabric (sheet-like) formed of yarns made of carbon fibers and arranged in parallel, Manufactured by wrapping around a metal core and heat curing. Moreover, the carbon fiber which used pitch system as the main raw material can also be used. By optimizing the fiber direction and angle, the carbon fiber composite material can optimize physical properties such as tensile strength, tensile elastic modulus, and linear expansion coefficient according to the application.

繊維強化複合材料の特性としては、例えば、引張強度が１８００〜５８００ＭＰａ、好ましくは３５００〜５８００ＭＰａ、引張弾性率が１３０〜５４０ＧＰａ、好ましくは２００〜５４０ＧＰａ、比重が１．５〜２．０ｇ／ｃｃの物性値を持ったＰＡＮ系を主原料とした炭素繊維を用いると、従来の高張力鋼等と比べて、引張強度は同等以上であり、比重は１／５程度であり、比強度では通常の金属材料と比べて約３倍となる。また、熱膨張係数は、繊維方向・角度を最適化することにより、−５〜＋１２×１０^−６Ｋ^−１にすることができるので、従来の炭素鋼に比べて１〜１／１０程度にすることができる。 The properties of the fiber reinforced composite material include, for example, a tensile strength of 1800-5800 MPa, preferably 3500-5800 MPa, a tensile modulus of 130-540 GPa, preferably 200-540 GPa, and a specific gravity of 1.5-2.0 g / cc. When using carbon fiber made mainly of PAN having physical properties, the tensile strength is equal to or higher than that of conventional high-strength steel and the like, and the specific gravity is about 1/5. About three times as much as metal materials. Moreover, since the thermal expansion coefficient can be made −5 to + 12 × 10 ⁻⁶ K ⁻¹ by optimizing the fiber direction and angle, it is about 1 to 1/10 compared with the conventional carbon steel. can do.

このように、一般的な金属と比較して比強度（引張強さ／比重）が高い炭素繊維複合材料を用いることで、直径が同じであればフリンガー４０に作用する遠心力を大幅に小さくすることができる。従って、回転軸１１の回転速度に対する制約や、フリンガー４０の大きさ（径方向）に対する制限を大幅に緩和することができる。 As described above, by using a carbon fiber composite material having a higher specific strength (tensile strength / specific gravity) than that of a general metal, the centrifugal force acting on the flinger 40 is greatly reduced if the diameter is the same. be able to. Therefore, the restriction on the rotational speed of the rotating shaft 11 and the restriction on the size (radial direction) of the flinger 40 can be greatly relaxed.

これにより、従来達成することが困難であった更なる高速回転化、或いはフリンガー４０の大型化が可能となり、加工液に作用する遠心力を高めて、降りかかる加工液を確実に径方向外方に振り飛ばして軸受内部への浸入を防止することができる。また、フリンガー本体４１の円環部４４に作用する遠心力が小さくなることで、比較的強度が弱い片持ち構造となる円環部４４の開口側（図中右側）が径方向外方へ拡径することを抑制することができる。これにより、円環部４４の径方向長さ及び軸方向長さを長く設定して、ラビリンスシールの長さが長くなり防水効果が向上する。 This makes it possible to increase the rotation speed of the flinger 40, which has been difficult to achieve in the past, or to increase the size of the flinger 40. It can be swung away to prevent intrusion into the bearing. Further, since the centrifugal force acting on the annular portion 44 of the flinger body 41 is reduced, the opening side (right side in the drawing) of the annular portion 44 having a cantilever structure with relatively low strength expands radially outward. It is possible to suppress the diameter. Thereby, the radial direction length and axial direction length of the annular part 44 are set long, the length of a labyrinth seal becomes long, and the waterproofing effect improves.

なお、外筒１３の外周面１３ａには、フリンガー４０の自由端部よりも軸方向右側に隣接して円周溝１３ｂが全周に亘って形成されている。従って、外筒１３の外周面１３ａに付着した加工液が円周溝１３ｂに溜まるので、加工液がラビリンスシールを介して前側軸受５０に浸入するのを防止することができる。 A circumferential groove 13b is formed on the outer peripheral surface 13a of the outer cylinder 13 so as to be adjacent to the right side in the axial direction from the free end of the flinger 40 over the entire circumference. Therefore, since the machining fluid adhering to the outer peripheral surface 13a of the outer cylinder 13 is accumulated in the circumferential groove 13b, it is possible to prevent the machining fluid from entering the front bearing 50 through the labyrinth seal.

以上説明したように、本実施形態のスピンドル装置１０によれば、フリンガー４０は、回転軸１１にそれぞれ外嵌される環状の第１及び第２の金属部材７０，７１と、第１及び第２の金属部材７０，７１に形成された円筒部７０ａ，７１ａに外嵌され、炭素繊維複合材料からなるフリンガー本体４１と、を有し、第１及び第２の金属部材７０，７１は、互いに協働して、フリンガー本体４１のボス部４２を軸方向両側から挟み込む。
このように、フリンガー４０は、遠心力が大きい径方向外側のフリンガー本体４１が、一般的な金属より比強度（引張強さ／比重）が高い炭素繊維複合材料からなるので、径方向膨張を小さくできると共に、遠心力による変形を抑制することが可能である。
また、フリンガー４０は、遠心力が小さい径方向内側に第１及び第２の金属部材７０，７１を有するので、第１及び第２の金属部材７０，７１に作用する応力を小さくすることができる。
また、通常、金属からなる回転軸１１に、フリンガー４０の第１及び第２の金属部材７０，７１が外嵌されるので、回転軸１１とフリンガー４０との径方向接続関係が金属部材同士の嵌合となり、フリンガー４０の回転軸１１への取付けあるいは取外しが容易であると共に、これら取付け、取外しを繰り返しても嵌合部に問題が生じない。
以上のように、主軸に使用される軸受５０，６０のｄｍｎ値（特に、フリンガー４０が前方に配置される前側軸受５０のｄｍｎ値）が１００万以上の高速回転可能、且つ、良好な防水機能を維持しながら、遠心力によるフリンガー４０の変形を防止することができると共に、従来の金属材料からなるフリンガー４０と同様、フリンガー４０の取り付け、取り外しを嵌め合い面の損傷なく容易に行なうことができ、且つ、軸方向に精度良く位置決めすることができる。また、フリンガー本体４１は、そのボス部４２の軸方向前端部から径方向外側に延設され、径方向外側に向かうにつれて軸方向後方に向けて傾斜する傾斜部４３を有するので、周囲の垂直壁を可能な限り低く（浅く）する事で垂直壁に発生する遠心力を小さくすることができる。また、遠心力により傾斜部４３に応力が作用して、傾斜が小さくなる方向に変形が生じるため、予め傾斜部４３の肉厚を薄くすることが可能となり、軽量化と材料の節約が図られる。 As described above, according to the spindle device 10 of the present embodiment, the flinger 40 includes the first and second annular metal members 70 and 71 that are respectively fitted on the rotary shaft 11, and the first and second metal members 70 and 71. And a flinger body 41 made of a carbon fiber composite material. The first and second metal members 70 and 71 cooperate with each other. The boss portion 42 of the flinger body 41 is sandwiched from both sides in the axial direction.
As described above, the flinger 40 has a radially outer flinger body 41 having a large centrifugal force and is made of a carbon fiber composite material having a higher specific strength (tensile strength / specific gravity) than that of a general metal. In addition, it is possible to suppress deformation due to centrifugal force.
Further, since the flinger 40 has the first and second metal members 70 and 71 on the radially inner side where the centrifugal force is small, the stress acting on the first and second metal members 70 and 71 can be reduced. .
In addition, since the first and second metal members 70 and 71 of the flinger 40 are usually fitted on the rotating shaft 11 made of metal, the radial connection relationship between the rotating shaft 11 and the flinger 40 is between metal members. The fitting is easy, and the flinger 40 can be easily attached to or detached from the rotating shaft 11, and no problem occurs in the fitting part even if the attachment and removal are repeated.
As described above, the dmn value of the bearings 50 and 60 used for the main shaft (particularly, the dmn value of the front bearing 50 in which the flinger 40 is disposed in front) can be rotated at a high speed of 1 million or more, and has a good waterproof function. In addition to preventing the deformation of the flinger 40 due to centrifugal force, it is possible to easily attach and remove the flinger 40 without damaging the mating surfaces as with the conventional flinger 40 made of a metal material. And it can position with sufficient accuracy in an axial direction. Further, the flinger body 41 has an inclined portion 43 that extends radially outward from the front end portion in the axial direction of the boss portion 42 and inclines toward the rear in the axial direction toward the radially outer side. The centrifugal force generated on the vertical wall can be reduced by making the height as low as possible (shallow). In addition, since stress is applied to the inclined portion 43 by centrifugal force and deformation occurs in a direction in which the inclination is reduced, it is possible to reduce the thickness of the inclined portion 43 in advance, thereby reducing weight and saving materials. .

また、本実施形態のスピンドル装置用フリンガー４０によれば、回転軸１１にそれぞれ外嵌される環状の第１及び第２の金属部材７０，７１と、第１及び第２の金属部材７０，７１の少なくとも一方に形成された円筒部７０ａ，７１ａに外嵌され、炭素繊維複合材料からなるフリンガー本体４１と、を有し、第１及び第２の金属部材７０，７１は、互いに協働して、フリンガー本体４１の基部４２を軸方向両側から挟み込む。これにより、主軸に使用される軸受５０，６０のｄｍｎ値（特に、フリンガー４０が前方に配置される前側軸受５０のｄｍｎ値）が１００万以上の高速回転可能、且つ、良好な防水機能を維持しながら、遠心力によるフリンガー４０の変形を防止することができると共に、従来の金属材料からなるフリンガーと同様、フリンガー４０の取り付け、取り外しを嵌め合い面の損傷なく容易に行なうことができ、且つ、軸方向に精度良く位置決めすることができる。また、フリンガー本体４１は、そのボス部４２の軸方向前端部から径方向外側に延設され、径方向外側に向かうにつれて軸方向後方に向けて傾斜する傾斜部４３を有するので、周囲の垂直壁を可能な限り低く（浅く）する事で垂直壁に発生する遠心力を小さくすることができる。また、遠心力により傾斜部４３に応力が作用して、傾斜が小さくなる方向に変形が生じるため、予め傾斜部４３の肉厚を薄くすることが可能となり、軽量化と材料の節約が図られる。また、フリンガー本体４１と第１及び第２の金属部材７０，７１は、第１及び第２の金属部材７０，７１が、互いに協働して、フリンガー本体４１のボス部４２を軸方向両側から挟み込んだ状態で、フリンガー本体４１のボス部４２と、第１及び第２の金属部材７０，７１の円筒部７０ａ，７１ａとをすきま嵌めして接着接合することで、一体化される。これにより、フリンガー本体と第１及び第２の金属部材７０，７１が一体化されているので、フリンガー４０として取り扱いが容易であり、組み付け性が良い。 Further, according to the spindle apparatus flinger 40 of the present embodiment, the annular first and second metal members 70 and 71 and the first and second metal members 70 and 71 that are fitted around the rotary shaft 11 respectively. And a flinger body 41 made of a carbon fiber composite material. The first and second metal members 70 and 71 cooperate with each other. The base portion 42 of the flinger body 41 is sandwiched from both sides in the axial direction. As a result, the dmn value of the bearings 50 and 60 used for the main shaft (particularly, the dmn value of the front bearing 50 where the flinger 40 is disposed in front) can be rotated at a high speed of 1 million or more, and a good waterproof function is maintained. However, the deformation of the flinger 40 due to centrifugal force can be prevented, and the flinger 40 can be easily attached and removed without damaging the mating surface, similarly to the conventional flinger made of a metal material, and Positioning can be accurately performed in the axial direction. Further, the flinger body 41 has an inclined portion 43 that extends radially outward from the front end portion in the axial direction of the boss portion 42 and inclines toward the rear in the axial direction toward the radially outer side. The centrifugal force generated on the vertical wall can be reduced by making the height as low as possible (shallow). In addition, since stress is applied to the inclined portion 43 by centrifugal force and deformation occurs in a direction in which the inclination is reduced, it is possible to reduce the thickness of the inclined portion 43 in advance, thereby reducing weight and saving materials. . Further, the flinger body 41 and the first and second metal members 70 and 71 are configured such that the first and second metal members 70 and 71 cooperate with each other so that the boss portion 42 of the flinger body 41 is viewed from both axial sides. In a sandwiched state, the boss portion 42 of the flinger main body 41 and the cylindrical portions 70a and 71a of the first and second metal members 70 and 71 are fitted together and bonded and bonded together. Thereby, since the flinger main body and the 1st and 2nd metal members 70 and 71 are integrated, handling as the flinger 40 is easy and an assemblability is good.

なお、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。 In addition, this invention is not limited to each embodiment mentioned above, A deformation | transformation, improvement, etc. are possible suitably.

図４は、本発明の変形例に係るフリンガーの断面図である。このフリンガー４０では、フリンガー本体４１の円環部４４の自由端部４４ｂ（軸方向他端部）に、径方向外方に延出する他の鍔部４６が形成されている。 FIG. 4 is a cross-sectional view of a flinger according to a modification of the present invention. In the flinger 40, another flange portion 46 extending outward in the radial direction is formed at the free end 44 b (the other end in the axial direction) of the annular portion 44 of the flinger main body 41.

フリンガー本体４１の遠心力による半径方向の変形量は、傾斜部４３の傾斜角αが小さくなる方向への変形分と、円環部４４の径方向の膨張量との和となり、円環部４４の自由端部４４ｂで最も大きくなり、応力も最大となる。したがって、この変形例にように、他の鍔部４６によって自由端部４４ｂの肉厚を適度に増加させることで、自由端部４４ｂの応力を緩和することができ、円環部４４の半径方向における膨張を軸方向で均一化でき、円環部４４におけるラビリンスシールの径方向すきまを軸方向に亘って一定にすることができる。 The amount of deformation in the radial direction due to the centrifugal force of the flinger body 41 is the sum of the amount of deformation in the direction in which the inclination angle α of the inclined portion 43 decreases and the amount of expansion in the radial direction of the annular portion 44. The free end portion 44b is the largest and the stress is also the maximum. Therefore, as in this modification, the thickness of the free end portion 44b can be moderately increased by the other flange portion 46, so that the stress of the free end portion 44b can be relieved. Can be made uniform in the axial direction, and the radial clearance of the labyrinth seal in the annular portion 44 can be made constant over the axial direction.

また、モータビルトイン式スピンドル装置として説明したが、これに限定されず、ベルト駆動方式スピンドル装置、モータの回転軸とカップリング連結されたモータ直結駆動方式スピンドル装置にも同様に適用可能である。更に、工作機械用のスピンドル装置に限定されず、防水機能が要望される、他の高速回転機器のスピンドル装置にも適用することができる。 Further, although the motor built-in type spindle device has been described, the present invention is not limited to this, and the present invention can be similarly applied to a belt drive type spindle device and a motor direct connection drive type spindle device coupled to a rotation shaft of a motor. Further, the present invention is not limited to a spindle device for machine tools, and can be applied to a spindle device of other high-speed rotating equipment that requires a waterproof function.

１０スピンドル装置
１１回転軸
１２前側軸受外輪押さえ
１２ａ内周面
１２ｂテーパ面
１２ｃ外周面
１３外筒
１３ａ外周面
１６ナット
４０フリンガー（スピンドル装置用フリンガー）
４１フリンガー本体
４２ボス部（基部）
４３傾斜部
４４円環部
４４ｂ自由端部（軸方向他端部）
４６鍔部
５０前側軸受（軸受）
５１外輪
５２内輪
５３玉
５４外輪間座
５５内輪間座
７０第１の金属部材
７１第２の金属部材
７０ａ、７１ａ円筒部
７０ｂ、７１ｂ鍔部
Ｈハウジング
Ｓ面
ｘ回転軸線 10 Spindle device 11 Rotating shaft 12 Front bearing outer ring retainer 12a Inner peripheral surface 12b Tapered surface 12c Outer peripheral surface 13 Outer cylinder 13a Outer peripheral surface 16 Nut 40 Flinger (Fringer for spindle device)
41 Flinger body 42 Boss (base)
43 inclined part 44 annular part 44b free end part (the other axial end part)
46 buttock 50 front bearing (bearing)
51 Outer ring 52 Inner ring 53 Ball 54 Outer ring spacer 55 Inner ring spacer 70 First metal member 71 Second metal member 70a, 71a Cylindrical part 70b, 71b Hump H Housing S surface x Rotation axis

Claims

軸方向一端側に加工工具が取り付けられる回転軸と、
前記回転軸を軸受を介して回転自在に支持するハウジングと、
前記回転軸の周囲に一体回転可能に固定され、前記軸受への液体の浸入を抑制する防水機能を有するフリンガーと、
を備えたスピンドル装置であって、
前記フリンガーは、
前記回転軸にそれぞれ外嵌される環状の第１及び第２の金属部材と、
前記第１及び第２の金属部材の少なくとも一方に形成された円筒部に外嵌される円筒状の基部と、前記基部の軸方向一端部から径方向外側に延設され、径方向外側に向かうにつれて軸方向他端側に向けて傾斜する傾斜部と、前記傾斜部から軸方向他端側に延設される円環部と、を備えるフリンガー本体と、
を有し、
前記フリンガー本体は、炭素繊維複合材料からなり、
前記第１及び第２の金属部材は、互いに協働して、前記フリンガー本体の基部を軸方向両側から挟み込む
ことを特徴とするスピンドル装置。 A rotating shaft to which a processing tool is attached on one end side in the axial direction;
A housing that rotatably supports the rotating shaft via a bearing;
A flinger that is fixed around the rotary shaft so as to be integrally rotatable, and has a waterproof function to prevent liquid from entering the bearing;
A spindle device comprising:
The flinger is
Annular first and second metal members that are respectively fitted on the rotary shaft;
A cylindrical base portion that is externally fitted to a cylindrical portion formed on at least one of the first and second metal members, and extends radially outward from one axial end portion of the base portion toward the radially outer side. A flinger body comprising an inclined portion inclined toward the other end side in the axial direction, and an annular portion extending from the inclined portion to the other end side in the axial direction,
Have
The flinger body is made of a carbon fiber composite material,
The spindle device according to claim 1, wherein the first and second metal members sandwich the base portion of the flinger body from both sides in the axial direction in cooperation with each other.

前記第１及び第２の金属部材はそれぞれ、円筒部と、該円筒部の軸方向端部から径方向外側に延出して前記基部の軸方向端面とそれぞれ当接する鍔部と、を有する鍔付き間座である
ことを特徴とする請求項１に記載のスピンドル装置。 Each of the first and second metal members has a cylindrical portion, and a flange having a flange portion extending radially outward from an axial end portion of the cylindrical portion and abutting with the axial end surface of the base portion. The spindle device according to claim 1, wherein the spindle device is a spacer.

前記フリンガー本体の円環部の軸方向他端部には、径方向外側に延出する他の鍔部が形成される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のスピンドル装置。 The spindle device according to claim 1, wherein another flange portion extending radially outward is formed at the other axial end portion of the annular portion of the flinger body.

円筒状の基部と、前記基部の軸方向一端部から径方向外側に延設され、径方向外側に向かうにつれて軸方向他端側に向けて傾斜する傾斜部と、前記傾斜部から軸方向他端側に延設される円環部と、を備えるフリンガー本体と、
前記フリンガー本体の基部に外嵌される円筒部と、該円筒部の軸方向端部から径方向外側に延出して前記フリンガー本体の基部の軸方向端面とそれぞれ当接する鍔部と、をそれぞれ有する環状の第１及び第２の金属部材と、
を備えるスピンドル装置用フリンガーであって、
前記フリンガー本体は、炭素繊維複合材料からなり、
前記フリンガー本体と前記第１及び第２の金属部材とは、前記第１及び第２の金属部材が、互いに協働して、前記フリンガー本体の基部を軸方向両側から挟み込んだ状態で、前記フリンガー本体の基部と、前記第１及び第２の金属部材の円筒部とをすきま嵌めして接着接合することで、一体化されることを特徴とするスピンドル装置用フリンガー。 A cylindrical base, an inclined portion extending radially outward from one axial end of the base, and inclined toward the other axial end as it goes radially outward, and the other axial end from the inclined A flinger body comprising an annular portion extending to the side;
A cylindrical portion that is externally fitted to the base portion of the flinger main body, and a flange portion that extends radially outward from the axial end portion of the cylindrical portion and contacts the axial end surface of the base portion of the flinger main body. Annular first and second metal members;
A spindle apparatus flinger comprising:
The flinger body is made of a carbon fiber composite material,
The flinger body and the first and second metal members include the flinger in a state in which the first and second metal members cooperate with each other and sandwich the base portion of the flinger body from both sides in the axial direction. A flinger for a spindle apparatus, wherein a base part of a main body and a cylindrical part of the first and second metal members are fitted together by clearance fitting and bonded together.