JPH1058270A - スピンドル装置と切削液侵入防止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワークの加工中に切削液が切削装置の内部に
侵入するのを阻止する切削液侵入防止方法と切削装置を
提供する。 【解決手段】 筒状の外筒１３の内側に保持されたスピ
ンドル２３を外筒１３に対して回転させ、スピンドル２
３の前端に取り付けた切削具２７でワーク２５を切削す
る。この切削作業の際に切削作業部５９に供給した切削
液６５が外筒１３とスピンドル２３との隙間６１から切
削装置１１の内部に侵入するのを阻止するため、前記外
筒１３の前端縁とスピンドル２３との間に形成されて前
記隙間６１に連なる環状の噴出口６３から、前記切削液
侵入阻止用の流体を外筒１３の前方に噴出させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スピンドル装置と
切削液侵入防止方法に関し、更に詳細には、切削液を供
給しながらワークを切削する際に使用されるスピンドル
装置と、このスピンドル装置の内部への切削液侵入防止
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】スピンドル装置には、スピンドルの前端
に切削具を装着して切削具を回転させるものと、スピン
ドルの前端にワークを装着してワークを回転させるもの
等があるが、いずれにしても、切削する際には切削作業
部に切削液を供給しながら行なうのが一般的である。こ
の種のスピンドル装置は、このスピンドル装置のフレー
ムの内部に前記切削液とともに切り屑が侵入してスピン
ドルを傷つけたり、侵入した切削液がスピンドル装置に
使用している油類と反応するのを阻止するために、切削
液の侵入阻止手段を備えている。

【０００３】その手段の一つに、スピンドルの前端部の
外側とフレームとの間に、合成ゴム・フェルト・皮・コ
ルク・Ｏリング・オイルシール等のシール材を挟装した
ものがある。

【０００４】しかし、このような構造のものでは、シー
ル材がスピンドルに直接接触するため摩擦が生じてスピ
ンドルの回転時に大きな駆動トルクが必要となり、モー
タが大きくなってスピンドル装置自体が大型化する。ま
た、スピンドルを高速回転させる場合には接触部におけ
る発熱の問題も生じることから、この種の構造のものは
高速回転させる装置には適さない。

【０００５】そこで、スピンドルと接触せずシール性を
確保できる切削液侵入阻止手段が提案され、既に使用さ
れている。この種の非接触型の切削液侵入阻止手段を備
えたスピンドル装置の一例を図５に示す。このスピンド
ル装置１は、スピンドル３の前端部の外側に張り出した
フィン５を環状に設け、このフィン５と一定の小さな間
隔を有して配された固定フィン７をフレーム９の内側に
環状に設け、前記フィン５と固定フィン７の間を迷路状
に形成していわゆるラビリンスシールの機構としてお
り、前記フィン５と固定フィン７の間の切削液の流れに
抵抗を与えて、切削液がスピンドル装置１の内部へ侵入
するのを阻止できるようにされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述のような
ラビリンスシールの機構を備えたスピンドル装置では、
スピンドルの前端部に設けられたフィンとフレームに設
けらた固定フィン間の間隔を小さくする必要があるた
め、スピンドルとフレームに高い加工精度が要求される
とともに、高い組み立て精度が要求され、製造コストの
上昇を招きひいては製品コストも上昇するという問題が
あった。

【０００７】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、スピンドルを高速回転して
もワークの加工中に切削液がスピンドル装置の内部に侵
入するのを阻止することができる切削液侵入防止方法と
製造コストの安いスピンドル装置を提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、以下の手段を採用した。以下に、本発明の
ポイントを簡単に述べる。 （１） 本発明による切削液侵入防止方法は、スピンド
ル装置における筒状のフレームの内側に保持されたスピ
ンドルをフレームに対して回転させた時に、スピンドル
の前方の作業部に供給した切削液がフレームとスピンド
ルとの隙間を通ってスピンドル装置の内部に侵入するの
を阻止する切削液侵入防止方法において、前記フレーム
の前端縁とスピンドルとの間に形成されて前記隙間に連
なる環状の開口から、切削液侵入阻止用の流体をフレー
ムの前方に噴出させるようにしたことを特徴とする。

【０００９】前記開口から流体をフレームの前方に噴出
させるため、ワークと切削具に供給された切削液が開口
からスピンドル装置の内部に侵入することができない。
また、スピンドルの前端部の外部にはシール材等の接触
物がないことから、スピンドルの駆動トルクが小さくな
り、小型モータを使用することができるようになって、
スピンドル装置の小型化を図ることが可能となる。

【００１０】ここで、切削とは、刃物による加工（狭義
の切削加工）と砥粒による加工（砥粒加工）に大別され
るが、本発明では両者を含む概念である。狭義の切削加
工はバイト、ドリル、フライス等の切削具に直線運動ま
たは回転運動を与えてワークを加工するものであり、一
方、砥粒加工は砥石または研磨布紙等の切削具に直線運
動または回転運動を与えてワークの表面を仕上げ加工す
るものである。

【００１１】また、前記作業部とは、ワークと切削具と
が接触する部位及びその周辺をいう。前記切削液とは、
狭義の切削加工における切削液剤と砥粒加工における研
削液の総称をいう。

【００１２】（２） 本発明に使用されるスピンドル装
置は、スピンドルの前端に切削具を装着して切削具を回
転させるものでもよいし、あるいは、スピンドルの前端
にワークを装着してワークを回転させるものであっても
よい。

【００１３】（３） 本発明における前記切削液侵入阻
止用の流体は空気であることが好ましい。

【００１４】流体が空気であれば、切削液、切削具、ワ
ーク、作業者、及びスピンドル装置に使用している油類
に悪影響を及ぼさないからである。尚、前記流体は、空
気の他、他の気体や液体も含まれる。但し、これらの気
体や液体は切削液、ワーク及び作業者等に悪影響を与え
ないことが条件となる。

【００１５】（４） 本発明によるスピンドル装置は、
筒状のフレームの内側にスピンドルが回転自在に保持さ
れ、スピンドルを回転駆動しながらスピンドルの前方の
作業部に切削液を供給して作業を行うスピンドル装置に
おいて、前記フレームとスピンドルとの間に形成された
環状の隙間を第１流体通路とし、この第１流体通路に切
削液侵入阻止用の流体を供給する流体供給手段を備え、
前記フレームの前端縁とスピンドルとの間に形成されて
前記第１流体通路に連なる環状の開口を前記流体の噴出
口としたことを特徴とする。

【００１６】切削液を前記作業部にあるワークと切削具
に供給しながらワークを加工する際に、流体供給手段に
よって流体を第１流体通路に供給し、前記噴出口からス
ピンドル装置の外部に噴出させることにより、切削液の
スピンドル装置内への侵入を防止することができる。

【００１７】本発明のスピンドル装置における切削、切
削具、作業部、切削液の概念は、前記第１の発明である
切削液侵入防止方法における概念と同じである。

【００１８】（５） 本発明によるスピンドル装置は、
スピンドルの前端に切削具を装着して切削具を回転させ
るものでもよいし、あるいは、スピンドルの前端にワー
クを装着してワークを回転させるものであってもよい。

【００１９】（６） 前記流体供給手段は、スピンドル
内に貫通して設けられていて前記流体が流れる第２流体
通路を備え、この第２流体通路の一端を前記スピンドル
の前端部の周壁に開口させ、他端をスピンドルの後端部
に開口させて構成してもよい。

【００２０】第２流体通路の一端側の開口をスピンドル
の前端部の周壁に設け、このスピンドルを回転させる
と、前記一端側の開口から噴出した流体はフレームの内
側に衝突後、その向きを変えて前記環状の噴出口におい
て周方向３６０度の全ての部位から噴出する。従って、
フレームとスピンドルの間から切削液が侵入する余地は
なく、切削液の侵入を確実に阻止することができる。

【００２１】但し、切削液侵入阻止用の流体は必ずスピ
ンドルの内部（第２流体通路）を経由して第１流体通路
に供給しなければならないわけではなく、例えば、フレ
ームの前端部に、フレームの周壁に開口して第１流体通
路に連なる連通孔を設け、この連通孔にフレームの外部
から前記流体を供給するようにしてもよい。このように
すると、前記流体はスピンドルの内部を経由することな
く第１流体通路に供給され、フレームの前端縁とスピン
ドルの間の開口から噴出する。

【００２２】（７） 前記第２流体通路において前記ス
ピンドルの前端部内に設けられている部分については、
スピンドルの前端部の中心から径方向外側に放射状に形
成することが可能である。このようにすると、環状の噴
出口の周方向いずれの部位からもより均一に切削液侵入
阻止用の流体を噴出させることができるようになる。

【００２３】（８） 前記流体供給手段の第２流体通路
のうちスピンドルの軸芯と平行な部分の表面に螺旋状の
溝を設けてもよい。このように構成したスピンドルを回
転させると、溝が第２流体通路内の空気に推進力を与え
スピンドルの後端から前端の方向に空気の流れを発生さ
せ、前記第１流体通路に空気が流れ込む。即ち、空気の
流れを発生させるファン等を使用せずに空気の流れを作
ることができる。

【００２４】尚、スピンドル装置の後端からスピンドル
を見た場合、スピンドルを時計回り方向に回転させると
きには、螺旋状の溝はスピンドルの後端から前端に左ネ
ジを螺刻するが如く形成する。一方、スピンドルを反時
計回り方向に回転させるときには、螺旋状の溝はスピン
ドルの後端から前端に右ネジを螺刻するが如く形成す
る。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
から図４の図面に基いて説明する。 ＜第１の実施の形態＞初めに、本発明の第１の実施の形
態によるスピンドル装置としての切削装置の構成を説明
する。

【００２６】切削装置１１は、外枠をなす円筒状の外筒
（フレーム）１３と、この外筒１３内に互いに一定の間
隔を有して嵌合固定された第１ベアリング１５と第２ベ
アリング１７と、前記外筒１３内に嵌合しベアリング１
５，１７間に挟装される大径カラー１９と、これらのベ
アリング１５，１７間に挟装される第１小径カラー２１
と、これらのベアリング１５，１７に嵌合し回転可能に
保持さるスピンドル２３と、このスピンドル２３の前端
部に着脱自在に装着されてワーク２５を研削する切削具
としての砥石２７と、スピンドル２３の後端部に接続さ
れてスピンドル２３に回転力を伝達するモータ２９と、
このモータ２９と前記第２ベアリング１７間に挟装され
てスピンドル２３の外側に嵌合する第２小径カラー３１
とを備えている。

【００２７】外筒１３はベアリング１５，１７，スピン
ドル２３等をその内部に保持するものであり、円筒状を
なしその内部に貫通孔３３を備えている。この貫通孔３
３はベアリング１５，１７と嵌合する大径部３３aとこ
の大径部３３aより小径をなし大径部３３aに連通する小
径部３３bから構成されている。

【００２８】第１ベアリング１５と第２ベアリング１７
は玉軸受で構成されており、外筒１３内にスピンドル２
３を回転可能に保持するものである。大径カラー１９は
円筒状をなし外筒１３に内嵌しており、第１小径カラー
２１は円筒状をなしスピンドル２３に嵌合していて、こ
れらカラー１９，２１は、スピンドル２３にスラスト加
重が作用しても第１ベアリング１５と第２ベアリング１
７との間隔を一定に保つように機能する。

【００２９】第２小径カラー３１は円筒状をなし、スピ
ンドル２３に嵌合しており、第２ベアリング１７とモー
タ２９のロータ３９との間隔を一定に保つように機能す
る。スピンドル２３はワーク２５を研削する砥石２７を
装着するものである。スピンドル２３は、図１に示すよ
うに、内部に貫通孔（第２流体通路）４３を有する円筒
状の回転体４５と、この回転体４５の前端部に着脱自在
に装着されたホルダ４９から構成されている。

【００３０】前記回転体４５の前端部には外側に張り出
したフランジ部４５aが環状に設けられており、貫通孔
４３は回転体４５の両端面に開口している。前記ホルダ
４９は、図２、図３に示すように、その回転軸に沿って
台形状の断面形状を有し、後端部には外側に張り出した
フランジ部４９aが環状に設けられている。ホルダ４９
の後端面には、図２に示すように、中央部に円形の凹部
５１が形成されるとともに、この凹部５１の外側に当該
凹部５１に連なる６本の溝４７が放射状に等間隔に形成
されている。

【００３１】尚、以下においては、両フランジ部４５
ａ，４９ａの周壁のことを「スピンドル２３の前端部の
周壁」という。前記回転体４５の前端部にホルダ４９を
装着すると前記溝４７と凹部５１は前記貫通孔４３に連
通し、これら貫通孔４３と溝４７と凹部５１は第２流体
通路を構成する。したがって、この第２流体通路は、そ
の一端をスピンドル２３の前端部の周壁に開口させ、他
端をスピンドル２３の後端面に開口させている。

【００３２】前記スピンドル２３の前端部の周壁と外筒
１３の前端部の内壁面との間に形成される環状の隙間は
第１流体通路６１になっており、その前端は空気を噴出
するための噴出口６３として開口している。

【００３３】第１流体通路に空気を供給する流体供給手
段は、前記第２流体通路と図示しないファン等の空気流
発生手段から構成されている。前記モータ２９はスピン
ドル２３を回転するためのものであり、ロータ３９と、
コイルが巻回されたステータ５３とを備えている。ロー
タ３９はスピンドル２３の後端部に嵌合固定されてい
て、ステータ５３はロータ３９の外側に一定の間隔を有
して対向配置され外筒１３の内壁面に固定されている。
次に、本発明の第１の実施の形態による切削装置の作用
について、図１に基づいて説明する。

【００３４】まず、モータ２９を駆動させて砥石２７を
回転させるとともに、図示しない空気流発生手段を用い
て空気をスピンドル２３の後端縁の開口から供給する。
尚、この時にはまだ砥石２７をワーク２５に接触させな
い。

【００３５】前記貫通孔４３に供給された空気は、貫通
孔４３とホルダ４９の底部の溝４７を通り、スピンドル
２３の前端部の周壁の開口から第１流体通路６１に放出
され、外筒１３の内壁面に衝突した後、その向きを外筒
１３の前端方向に変えて、外筒１３とスピンドル２３間
の環状の噴出口６３における周方向の３６０度全ての部
位から切削装置１１の前方に向かって放出される。

【００３６】このように噴出口６３から空気を噴出させ
た後、切削液６５をワーク２５及び砥石２７に供給しな
がら、砥石２７をワーク２５に接触させ切削作業を開始
する。切削作業の間、切削が行われている部位及びその
周辺、即ち切削作業部（作業部）５９に切削液を切らさ
ないように切削液を供給し続ける。

【００３７】スピンドル２３の回転により、空気が環状
の噴出口６３における周方向の３６０度全ての部位から
切削装置１１の前方に噴出するため、切削作業部５９に
供給された切削液６５は噴出口６３から切削装置１１の
内部に侵入することができない。また、モータ２９から
発生した熱はスピンドル２３に伝達されるが、スピンド
ル内を流れる空気はスピンドル２３を冷却する冷媒とし
て機能し、スピンドル２３及びモータ２９の加熱を抑制
する。

【００３８】＜第２の実施の形態＞次に本発明の第２の
実施の形態を説明する。第２の実施の形態では回転体４
５の貫通孔４３に溝５７を形成したものである。この点
だけが第１の実施の形態との相違点であり、その他の点
については第１の実施の形態と全く同じである。

【００３９】以下、回転体４５の貫通孔（第２流体通
路）４３に形成された溝５７についてのみ説明し、その
他の点については説明を省略する。スピンドル２３の回
転体４５における貫通孔４３の内壁面には、図４に示す
ように、回転体４５の後端から前端に右ネジを螺刻する
が如く溝５７が形成されている。この回転体４５を後端
から見て反時計回り方向に回転させると、溝５７が貫通
孔４３内の空気に推進力を与えて回転体４５の後端から
前端の方向に空気の流れを発生させる。したがって、こ
の実施の形態では、空気の流れを発生させるファン等を
用いずに空気の流れを作ることができる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
切削液を供給しながらワークを加工する際に、フレーム
の前端縁とスピンドルとの間に形成されてスピンドルの
前端部とフレームとの間の隙間に連なる環状の開口から
切削液侵入阻止用の流体をフレームの前方に噴出するの
で、切削液が前記隙間に侵入するのを確実に阻止するこ
とができる。さらに、前記切削液とともに切り屑が隙間
に侵入してスピンドルを傷つけたり、切削液がスピンド
ル装置に使用している油類と反応するのを防止すること
もできる。

【００４１】スピンドルの前端にワークを切削する切削
具を取り付けてこの切削具を回転させることにより、ワ
ークを所望の形状に加工することができる。切削液侵入
阻止用の流体を空気とし、また、スピンドル内に流体を
流す第２流体通路を設け、この第２流体通路の一端を前
記スピンドルの前端部の周壁に開口させ、他端をスピン
ドルの後端部に開口させた場合には、切削液の侵入を阻
止することができるだけでなく、スピンドルの冷却を同
時に行なうことができる。

【００４２】前記第２流体通路のスピンドルの前端部内
に設けられている第２流体通路をスピンドルの前端部の
中心から径方向外側に放射状にした場合には、環状の噴
出口の周方向いずれの部位からもより均一に切削液侵入
阻止用の流体を噴出させることができる。

【００４３】前記流体供給手段の第２流体通路のうちス
ピンドルの軸芯と平行な部分の表面に螺旋状の溝を設け
た場合には、スピンドルを回転すると、溝が第２流体通
路内でスピンドルの後端から前端に向かう方向に空気の
流れが発生するので、空気流を発生させる手段を別個に
設ける必要がなくなり、スピンドル装置の小型化を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態におけるスピンド
ル装置としての切削装置の断面図である。

【図２】 本発明の第１の実施の形態のスピンドル装置
としての切削装置におけるホルダの底面図である。

【図３】 図２のＡ−Ａ矢視断面図である。

【図４】 本発明の第２の実施の形態のスピンドル装置
としての切削装置における回転体の縦断面図である。

【図５】 従来における切削装置の断面図である。

【符号の説明】

１１ 切削装置（スピンドル装置） １３ 外筒（フレーム） ２３ スピンドル ２５ ワーク ２７ 砥石（切削具） ４３ 貫通孔（流体供給手段における第２流体通路） ４７ 溝（流体供給手段における第２流体通路） ５１ 凹部（流体供給手段における第２流体通路） ５７ 溝 ５９ 切削作業部（作業部） ６１ 第１流体通路（隙間） ６３ 噴出口（開口） ６５ 切削液

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スピンドル装置における筒状のフレーム
   の内側に保持されたスピンドルをフレームに対して回転
   させた時に、スピンドルの前方の作業部に供給した切削
   液がフレームとスピンドルとの隙間を通ってスピンドル
   装置の内部に侵入するのを阻止する切削液侵入防止方法
   において、 前記フレームの前端縁とスピンドルとの間に形成されて
   前記隙間に連なる環状の開口から、切削液侵入阻止用の
   流体をフレームの前方に噴出させるようにしたことを特
   徴とする切削液侵入防止方法。
2. 【請求項２】 前記スピンドル装置は、スピンドルの前
   端に取り付けた切削具でワークを切削する切削装置であ
   ることを特徴とする請求項１に記載の切削液侵入防止方
   法。
3. 【請求項３】 前記切削液侵入阻止用の流体は空気であ
   ることを特徴とする請求項１または２に記載の切削液侵
   入防止方法。
4. 【請求項４】 筒状のフレームの内側にスピンドルが回
   転自在に保持され、スピンドルを回転駆動しながらスピ
   ンドルの前方の作業部に切削液を供給して作業を行うス
   ピンドル装置において、 前記フレームとスピンドルとの間に形成された環状の隙
   間を第１流体通路とし、この第１流体通路に切削液侵入
   阻止用の流体を供給する流体供給手段を備え、前記フレ
   ームの前端縁とスピンドルとの間に形成されて前記第１
   流体通路に連なる環状の開口を前記流体の噴出口とした
   ことを特徴とするスピンドル装置。
5. 【請求項５】 前記スピンドルの前端には、ワークを切
   削する切削具が装着されることを特徴とする請求項４に
   記載のスピンドル装置。
6. 【請求項６】 前記流体供給手段は、スピンドル内に貫
   通して設けられていて前記流体が流れる第２流体通路を
   備え、この第２流体通路の一端は前記スピンドルの前端
   部の周壁に開口し、他端はスピンドルの後端部に開口す
   ることを特徴とする請求項４または５に記載のスピンド
   ル装置。
7. 【請求項７】 前記スピンドルの前端部内に設けられて
   いる前記第２流体通路はスピンドルの前端部の中心から
   径方向外側に放射状に形成されていることを特徴とする
   前記請求項６に記載のスピンドル装置。
8. 【請求項８】 前記流体供給手段の第２流体通路のうち
   スピンドルの軸芯と平行な部分の表面には螺旋状の溝が
   設けられていることを特徴とする請求項６または７に記
   載のスピンドル装置。
9. 【請求項９】 前記切削液侵入阻止用の流体は空気であ
   ることを特徴とする請求項４から８のいずれかに記載の
   スピンドル装置。